【達摩院】2022十大科技趨勢

2022十大科技趨勢TopTenTechnologyTrendsofDamoAcademy卷首語一個世紀以來，數(shù)字科技的演進推動了人類的技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我們當(dāng)前正在經(jīng)歷數(shù)字科技最快發(fā)展的階段，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化讓數(shù)字世界與物理世界的融合與從現(xiàn)實世界走向虛實融合的世界。云網(wǎng)端的協(xié)同發(fā)展下，端側(cè)將誕生更多繁榮的新物種，比如以VR、AR為代表的虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合的多種終端，將在下一代互聯(lián)網(wǎng)的催化下，改變?nèi)伺c科技互動的方式。通過模擬真實世界的時空，解決真實世界的需求，如遠程教育、遠程醫(yī)療、遠程辦公等，消除地理空間的限制。從實驗室走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。以云為核心的數(shù)字技術(shù)體系，將AI、大數(shù)據(jù)、大規(guī)模算力等技術(shù)與資源集成在一起，并通過云這個數(shù)字化的操作系統(tǒng)，讓個體、企業(yè)、科研院所都可以低門檻、普惠的方式快速的調(diào)用技術(shù)資源。讓各類前沿技術(shù)從實驗室通過云走到現(xiàn)實中，如AI工程化、AIforScience、預(yù)訓(xùn)練模型都在原有的基礎(chǔ)上，將人工智能運用到生物醫(yī)藥、天文氣象、工業(yè)制造等各行各業(yè)的實際問題中。共同走向可持續(xù)發(fā)展的未來。全球正面臨日益緊迫的環(huán)境保護問題，每一個人都需要深刻的意識到，綠色低碳需要在人們的生活點滴、生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)去推動節(jié)能減排，而數(shù)字科技是這過程中必不可少力量，包括從無紙化辦公、數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)、到工業(yè)生產(chǎn)能耗優(yōu)化等多個方面去努力。以科技，達到我們共同美好的未來。達摩院2022十大科技趨勢1序言一數(shù)百年來，以數(shù)據(jù)驅(qū)動的開普勒范式和以第一性原理驅(qū)動的牛頓范式是科學(xué)研究的兩大基本范式。當(dāng)下正在蓬勃興起的AIforScience有可能促使兩種既有范式的深度融合，激發(fā)一場新的科學(xué)革命。《達摩院2022十大科技趨勢》將AIforScience列為重要趨勢，無疑是看到了人工智能和傳統(tǒng)科研結(jié)合帶來的巨大潛能。我希望它能幫助推動更多科研工作者投身其中，加速這場科學(xué)革科學(xué)研究有兩大基本目的：一是尋求基本規(guī)律，二是解決實際問題。在量子力學(xué)建立之時，狄拉克就預(yù)言說尋求基本規(guī)律的任務(wù)已大體完成，但因為其數(shù)學(xué)問題太復(fù)雜，用基本原理來解決實際問題非常困難。直到上世紀50年代電子計算機開始投入使用，以及微分方程數(shù)值方法的出現(xiàn)，人類才第一次大規(guī)模實現(xiàn)了從基本原理出發(fā)解決實際問題的能力，并由此構(gòu)建起了現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)賴以但很多問題依然非常難以求解，比方說各類多體問題，藥物和材料設(shè)計、蛋白質(zhì)折疊、湍流、塑性力學(xué)和非牛頓流體力學(xué)等。這些難題的根本根源是“維數(shù)災(zāi)難”：隨著自由度的增多，問題的我從80年代開始研究算法，一直在嘗試解決這些問題。尤其是在多尺度模型和算法方面，我持續(xù)了多年的努力，但總是覺得難以找到真正的突破口。2011年我寫了一本多尺度模型方面的書。本來是想在山窮水盡之際轉(zhuǎn)行到更需要科研人力投入的大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，但我沒想到的是，機器學(xué)習(xí)恰恰是我們過去缺乏的工具。從2014年起，我即投身于機器學(xué)習(xí)與科學(xué)計算的結(jié)合。去年我們一個以年輕人為主力的團隊利用機器學(xué)習(xí)方法在量子力學(xué)精度的分子動力學(xué)模擬方面取得了重大突破，把可處理體系的規(guī)模從1000個原子提高到1億個原子，并因此獲得了2020年戈登貝爾獎。這是我們第一次看到機器學(xué)習(xí)、科學(xué)計算、高性能計算三大工具的結(jié)合所帶來的廣闊空間。AlphaFold2的成功，更是讓我們看到了數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法所能帶來的革命性的改變。這個空間和改變給我們帶來的將是新的科學(xué)工具的發(fā)展和新的科研模式的構(gòu)建。它也將推動科學(xué)研究從小農(nóng)作坊模式轉(zhuǎn)變到大平臺模式，即由整個科學(xué)家群體共同努力構(gòu)建基礎(chǔ)模型、基礎(chǔ)算法和工具。這樣的大平臺將極大地提升整體科研的效率。在這一方面，DeepModeling開源社區(qū)已經(jīng)邁開了非?？上驳囊徊?。AIforScience帶來的不僅僅是幾個點上的突破，而是科研方法的全面改變。要適應(yīng)這樣一個新的環(huán)境，科學(xué)家們需要更深入地了解AI，才有可能用好AI。企業(yè)積累了大量AI研發(fā)能力和資源。它們不僅可以提供學(xué)界所急缺的計算資源，還能夠幫助打造基礎(chǔ)科研工具。無疑，學(xué)界和業(yè)界需要更多協(xié)作，秉持開源開放的精神，消除門戶之見，打造AIforScience的科研共同體。達摩院十大科技趨勢或許就是這種努力之一。我期待達摩院牽頭的這種努力，能夠加快信息科學(xué)和傳統(tǒng)科學(xué)的深度融合。也期待AIforScience不只是一個新的浪潮，而是一個全新的科學(xué)時代。北京大學(xué)、普林斯頓大學(xué)教授達摩院2022十大科技趨勢2序言二著名物理學(xué)家盧瑟福提到“科學(xué)家不是依賴于個人的思想，而是綜合了幾千人的智慧，所有的人想一個問題，并且每人做它的部分工作，添加到正建立起來的偉大知識大廈之中?！笨茖W(xué)不應(yīng)該是束之高閣的學(xué)問，應(yīng)該讓更多有志者能夠理解、能夠共同參與進來，讓科學(xué)變成科技，讓科技變成產(chǎn)品，真實地改善人類生活的方方面面。達摩院作為企業(yè)的研發(fā)機構(gòu)，關(guān)注的科學(xué)課題都更加接近實際問題，在今年達摩院發(fā)布的十大科技趨勢中可見一斑，有離生活更近的趨勢，譬如人工智能改變醫(yī)療的方式，讓一般人能夠享受到精度更高、體驗更好的醫(yī)療服務(wù)；也有離產(chǎn)業(yè)更近的趨勢，譬如柔性感知機器人的產(chǎn)業(yè)化，讓機器人技術(shù)能夠被使用到更廣泛的場景中。這些科技趨勢讓大眾了解到科技正在解決什么問題，而這些解決實際問題的科技發(fā)展，讓大眾更能直接感受科技帶來的美好。在今天已經(jīng)真切地改變?nèi)祟惖纳?。同樣地，達摩院十大科技趨勢在今天看來只是預(yù)測，我衷心希望在未來群策群力的努力下，這些預(yù)測都能成為現(xiàn)實，讓科技成為社會進步的重要力量。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員，科普作家達摩院2022十大科技趨勢3方法論闡述《達摩院2022十大科技趨勢》采用了“定量發(fā)散，定性收斂”的分析方法，整個分析流程分為兩部分：“定量發(fā)散”是對科學(xué)領(lǐng)域做廣泛而全面的定量分析，抽取其中的熱點領(lǐng)域并挖掘重點突破的技術(shù)；“定性收斂”是對突破的技術(shù)點進行梳理，通過與領(lǐng)域?qū)＜页浞值恼撟C，找出多個技術(shù)點代表的趨勢，總結(jié)對未來的預(yù)判。以公開論文庫和公開專利庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行分析，從236個領(lǐng)域中篩選出159個應(yīng)用與基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，基于論文與專利數(shù)量的絕對值與增長率，篩選出在學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界需要重點關(guān)注的領(lǐng)域。本次總計分析了770萬篇論文及8.5萬份專利，時間跨度為2018年1月到2021年10月。在篩選出的重點領(lǐng)域中運用NLP技術(shù)分析相關(guān)領(lǐng)域論文（特別是被高頻引用的論文）內(nèi)容，找出過去12個月內(nèi)被高頻提及的關(guān)鍵詞，并調(diào)查關(guān)鍵詞背后的代表技術(shù)，挖掘可能驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵要素，以此作為下一階段分析的重要基礎(chǔ)。通過訪談專家和組織研討會，對熱點領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)發(fā)展方向進行討論總結(jié)，最后結(jié)合專家觀點最終選出了代表2022的十大科技趨勢。達摩院2022十大科技趨勢4未來互聯(lián)達摩院2022十大科技趨勢5人工智能成為科學(xué)家的新生產(chǎn)工具，催生科研新范式概要實驗科學(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。達摩院2022十大科技趨勢6趨勢解讀人工智能與科研深度結(jié)合仍然需要解決三個挑戰(zhàn)，一是人機交互問題，人工智能與科學(xué)家在科人工智能與科研深度結(jié)合仍然需要解決三個挑戰(zhàn)，一是人機交互問題，人工智能與科學(xué)家在科研流程上的協(xié)作機制與分工需要更加明確，形成緊密的互動關(guān)系；二是人工智能的家需要明確的因果關(guān)系來形成科能需要更容易被學(xué)與人工智能之間的信任關(guān)系；三是交叉學(xué)科人才，專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)家與人工智能專家的相互理解程度低，彼此互相促進的障礙仍然較高?？茖W(xué)中將得到普遍應(yīng)用，在部分基礎(chǔ)科學(xué)中開計算機科學(xué)改變科研的路徑是從下游逐漸走向上游。起初計算機主要用來做實驗數(shù)據(jù)的分析與歸納。后來科學(xué)計算改變了科學(xué)實驗的方式，人工智能結(jié)合高性能計算，在實驗成本與難度較高的領(lǐng)域開始用計算機進行實驗的模擬，驗證科學(xué)不僅在應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，也能在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮作用，如DeepMind使用人工智能來幫助證明或提出98.5%人工智能將成為科學(xué)家繼計算機之后的新生產(chǎn)工具，一是帶來效率的顯著提升，人工智能將伴隨98.5%1AlphaFold2人類蛋白質(zhì)組預(yù)測人工智能在各科研領(lǐng)域中的應(yīng)用節(jié)奏將有所區(qū)別，在數(shù)字化程度高、數(shù)據(jù)積累好、問題已經(jīng)被清晰定義的領(lǐng)域中將推進地更快，如生命科學(xué)領(lǐng)域，AlphaFold2運用生命科學(xué)積累的大量數(shù)據(jù)，通過基因序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，對泛生命科學(xué)生了深遠的影響。另一方面，在復(fù)雜性高、變1AlphaFold2人類蛋白質(zhì)組預(yù)測達摩院2022十大科技趨勢7大小模型協(xié)同進化大模型參數(shù)競賽進入冷靜期，大小模型將在云邊端協(xié)同進化概要超大規(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)同進化，大模型向邊、端的小模型輸出模型能力，小模型負責(zé)實際的推理與執(zhí)行，同時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)強化，形成有機循環(huán)的智能體系。達摩院2022十大科技趨勢8大小模型協(xié)同進化趨勢解讀理中樞再賦能給其他類似場景的攝像頭，形成有機進化新的智能體系需要克服三個挑戰(zhàn)，一是大模型與知識常識的融合，將以規(guī)則存在的知識利用起來，提升模型通用能力的同時也降低訓(xùn)練所需的數(shù)據(jù)量，讓大模型理中樞再賦能給其他類似場景的攝像頭，形成有機進化新的智能體系需要克服三個挑戰(zhàn)，一是大模型與知識常識的融合，將以規(guī)則存在的知識利用起來，提升模型通用能力的同時也降低訓(xùn)練所需的數(shù)據(jù)量，讓大模型模預(yù)訓(xùn)練模型為基礎(chǔ)，對協(xié)同進化的智能系點探索。在未來的五年內(nèi)，協(xié)同進化的智能為體系標準，讓全社會能夠容易地獲取并貢例，讓大模型的效率受大模型的參數(shù)規(guī)模發(fā)展將進入冷靜期，大模型與相關(guān)聯(lián)的小模型協(xié)同將是未來的發(fā)展方向。大模型沉淀的知識與認知推理能力向小模型輸出，小模型基于大模型的基礎(chǔ)疊加垂直場景的感知、認知、決新的智能體系帶來三個優(yōu)勢：一是讓小模型易獲取通用的知識與能力，小模型專注在特極致優(yōu)化，提升了性能與效率；二是解決了增量數(shù)據(jù)，讓大模型有再進化的元素；三是需要重復(fù)訓(xùn)練相似的大模型，模型可以被共5300175017500達摩院2022十大科技趨勢9硅光芯片光電融合兼具光子和電子優(yōu)勢，突破摩爾定律限制概要電子芯片的發(fā)展逼近摩爾定律極限，難以滿足高性能計算不斷增長的數(shù)據(jù)吞吐需求。硅光芯片用光子代替電子進行信息傳輸，可承載更多信息和傳輸更遠距離，具備高計算密度與低能耗的優(yōu)勢。隨著云計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。達摩院2022十大科技趨勢10硅光芯片趨勢解讀能計算對數(shù)據(jù)吞吐要求不斷增長，光子芯片不同于電子芯片，技術(shù)上另辟蹊徑，用光子代替電子進干擾少、提供相較于電子芯片高兩個數(shù)量級的計算密度與低兩個數(shù)量級的能耗。相較于量子芯片，光子芯片不需要改變二進制的架構(gòu)，能光電融合是未來芯片的發(fā)展趨勢，硅光子和硅硅光芯片概念誕生于40年前，在本世紀初，核設(shè)計、量產(chǎn)、封裝等環(huán)節(jié)尚未標準化和規(guī)模導(dǎo)致其在產(chǎn)能、成本、良率上的優(yōu)勢還未顯算的精度低于電子芯片，限制了應(yīng)用場景，需要提高來提升算力。近期產(chǎn)業(yè)需求的爆發(fā)硅光芯片產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，在光子元器件、硅達摩院2022十大科技趨勢11綠色能源AI人工智能助力大規(guī)模綠色能源消納，實現(xiàn)多能互補的電力體系概要風(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性、隨機性、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，推動碳中和進程。預(yù)計未來三年，人工智能技術(shù)將幫助電力系統(tǒng)實現(xiàn)大規(guī)模綠色能源消納，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、高效、穩(wěn)定運行。達摩院2022十大科技趨勢12趨勢解讀綠色能源的大規(guī)模開發(fā)和利用已經(jīng)成為當(dāng)今下，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)難以應(yīng)綠色能源的大規(guī)模開發(fā)和利用已經(jīng)成為當(dāng)今下，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)難以應(yīng)雷電等天氣下發(fā)電功率的不確定性，以及復(fù)雜故障及時響應(yīng)的應(yīng)對能力。在運行監(jiān)測過程中，參數(shù)核驗和故障監(jiān)測仍需要大量的人工參與，故障特征提取困難，識別難度大。針對大規(guī)模綠色能源并網(wǎng)在穩(wěn)定、運行和規(guī)劃上面臨的各種挑戰(zhàn)，以人工智能為主的新一代信息技術(shù)將對能源系統(tǒng)整體的高效穩(wěn)定運行提供技術(shù)保障和有28.7%提升至2030年的40%，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總40%二是智能的調(diào)度控制，在電力調(diào)度端，深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)和機理仿真技術(shù)融合，將幫助水電和儲能的多能源協(xié)調(diào)能力，實現(xiàn)多能互補，解決用電高峰期和低谷期電力輸出不平衡的問題。綠能的大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)交直流混聯(lián)、源網(wǎng)荷儲交互的靈活重構(gòu)、運行優(yōu)化與決策也提出了更高要求。未來，人工智能技術(shù)將支撐我國綠色能源進入增量40%達摩院2022十大科技趨勢13柔性感知機器人機器人將兼具柔性和類人感知，可自適應(yīng)完成多種任務(wù)概要傳統(tǒng)機器人依賴預(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)對多任務(wù)的通用性與應(yīng)對環(huán)境變化的自適應(yīng)性大幅提升。機器人將從大規(guī)模、標準化的產(chǎn)線走向小規(guī)模、非標準化的場景。預(yù)計未來五年，柔性感知機器人將逐步替代傳統(tǒng)工業(yè)機器人，成為產(chǎn)線上的主力設(shè)備，并在服務(wù)機器人領(lǐng)域開始規(guī)模化應(yīng)用。達摩院2022十大科技趨勢14柔性感知機器人趨勢解讀人工智能、云計算的融合發(fā)展下，技術(shù)成熟度有了飛躍式地進展，機器人朝向多任務(wù)、自適應(yīng)、協(xié)同可編程、可伸縮等特征，結(jié)合柔性電子、力感知與控制等技術(shù)，可適應(yīng)多種工作環(huán)境，并在不同任務(wù)中進行調(diào)節(jié)。近年柔性機器人結(jié)合人工智能技術(shù)，柔性感知機器人的另一個發(fā)展方向是可移動性，與AGV（自動導(dǎo)航機器）結(jié)合，可在更大范圍中實現(xiàn)自主性與彈性，也為機器間與人機協(xié)作創(chuàng)造更多柔性感知機器人需要克服三大挑戰(zhàn)：一是機器人領(lǐng)域的智能水平受制于端側(cè)算力與小樣本學(xué)習(xí)的有效性，有賴于云端協(xié)同的突破；二是柔性機器人柔性感知機器人的另一個發(fā)展方向是可移動性，與AGV（自動導(dǎo)航機器）結(jié)合，可在更大范圍中實現(xiàn)自主性與彈性，也為機器間與人機協(xié)作創(chuàng)造更多柔性感知機器人需要克服三大挑戰(zhàn)：一是機器人領(lǐng)域的智能水平受制于端側(cè)算力與小樣本學(xué)習(xí)的有效性，有賴于云端協(xié)同的突破；二是柔性機器人有賴于可變材料的突破；三是柔性機器人的成本，有賴于工藝優(yōu)化及通用化使得價格具備競我們預(yù)測，未來五年內(nèi)，柔性機器人將充分結(jié)合深度學(xué)習(xí)帶來的智能感知能力，能面向廣泛場景，逐步替代傳統(tǒng)工業(yè)機器人，成為產(chǎn)線上的主力設(shè)備。同時在服務(wù)機器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化，在場景、體驗、成本在工業(yè)機器人領(lǐng)域，柔性感知機器人的出現(xiàn)讓機器人從大規(guī)模標準化走向小規(guī)模非標準化的產(chǎn)線，柔性感知機器人在任務(wù)間的轉(zhuǎn)換能力強，同時智能化后降低了使用門檻。在疫情影響下招工難度不斷提升，柔性感知機器人有望幫助補足用工缺口。在服務(wù)機器人領(lǐng)域，柔性感知機器人極大改善人機交互的體驗與安全性，通過感知人的行為，更柔軟地產(chǎn)生反應(yīng)，使得服務(wù)機器人可實現(xiàn)與人更自達摩院2022十大科技趨勢15高精度醫(yī)療導(dǎo)航人工智能與精準醫(yī)療深度融合，助力診療精度與效率提升概要傳統(tǒng)醫(yī)療依賴醫(yī)生經(jīng)驗，猶如人工尋路，效果參差不齊。人工智能與精準醫(yī)療深度融合，專家經(jīng)驗和新的輔助診斷技術(shù)有機結(jié)合，將成為臨床醫(yī)學(xué)的高精度導(dǎo)航系統(tǒng)，為醫(yī)生提供自動指引，幫助醫(yī)療決策更快更準，實現(xiàn)重大疾病的可量化、可計算、可預(yù)測、可防治。預(yù)計未來三年，以人為中心的精準醫(yī)療將成為主要方向，人工智能將全面滲透在疾病預(yù)防和診療的各個環(huán)節(jié)，成為疾病預(yù)防和診療的高精度導(dǎo)航協(xié)同。達摩院2022十大科技趨勢16高精度醫(yī)療導(dǎo)航趨勢解讀傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)方法在疾病的早篩、診斷、預(yù)后、治療中存在局限性，體現(xiàn)在確診準確率和診療效率、精度和效果等多方面。人工智能有望將醫(yī)療專家的經(jīng)驗和新的輔助診斷技術(shù)有機結(jié)合，在滿足臨床設(shè)計目標的基礎(chǔ)上不斷進化，憑借良好異?？乖暮兔庖呒毎荏w的空間結(jié)構(gòu)，完成醫(yī)生無法完成的工作。異?？乖暮兔庖呒毎荏w的空間結(jié)構(gòu)，完成醫(yī)生無法完成的工作。專家經(jīng)驗的預(yù)測方式，實現(xiàn)了基于臨床數(shù)據(jù)人工智能技術(shù)已被證明可與基因檢測、靶向治療、免疫治療等新技術(shù)研究有效結(jié)合，改變了單純依賴醫(yī)生經(jīng)驗的診斷模式，以腫瘤為例：在早篩和確診環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用從單一癌種種的精準早篩。使用人工智能影像分析，醫(yī)癌細胞的蹤跡，改變傳統(tǒng)僅用肉眼觀測癌細模式。通過對樣本大數(shù)據(jù)做標志物的整合和實現(xiàn)大批量人群的自動化篩查。同時，人工自動生成多模態(tài)放射病理診斷和綜合評估報醫(yī)生決策，提升癌癥早診率、治療率，降低惡性腫瘤的死亡率。根據(jù)英美國家的統(tǒng)計，使用人工智能技術(shù)做乳腺癌的早期篩查，陽性誤診率分別降低了23.6x在治療環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)將改善傳統(tǒng)癌癥治療方式，對腫瘤的處理不再是簡單的手術(shù)切除與否，而是可以明確是否復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移，做到比肉眼看得更準，讓治療過程透明簡單。基于臨床數(shù)據(jù)的分析，人工智能在放療與化療的個體情況檢測和靶向用藥方面也將發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外，人工智能將在腫瘤特異性免疫治療過程中，持續(xù)提升預(yù)測抗原的精度。特異性的細胞免疫治療是最具潛力的腫瘤治療方法，需要通過腫瘤特異性識別來做抗原預(yù)測，人工智能代替人工實驗來篩選海量的23.6x達摩院2022十大科技趨勢17未來互聯(lián)全域隱私計算破解數(shù)據(jù)保護與流通兩難，隱私計算走向全域數(shù)據(jù)保護概要數(shù)據(jù)安全保護與數(shù)據(jù)流通是數(shù)字時代的兩難問題，破解之道是隱私計算。過去受制于性能瓶頸、技術(shù)信任不足、標準不統(tǒng)一等問題，隱私計算尚只能在少量數(shù)據(jù)的場景下應(yīng)用。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，隱私計算有望跨越到海量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源將擴展到全域，激發(fā)數(shù)字時代的新生產(chǎn)力。預(yù)計未來三年，全域隱私計算技術(shù)將在性能和可解釋性上有新的突破，或?qū)⒊霈F(xiàn)數(shù)據(jù)信托機構(gòu)提供基于隱私計算的數(shù)據(jù)共享服務(wù)。達摩院2022十大科技趨勢18全域隱私計算趨勢解讀隱私計算融合密算為代表技術(shù)，可在保證數(shù)據(jù)隱私不泄露的情況下實現(xiàn)計算分析，為跨組織的數(shù)據(jù)共享提供可行的模式。然而性能瓶頸、技術(shù)解釋性上有新的突破，并開始出現(xiàn)數(shù)據(jù)信托解釋性上有新的突破，并開始出現(xiàn)數(shù)據(jù)信托基于隱私計算的數(shù)據(jù)共享服務(wù)。在未來的五全域隱私計算將改變現(xiàn)有的數(shù)據(jù)流通方式，也將在全域數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上誕生，提升全社會大規(guī)模應(yīng)用：一是性能與效率的跨越式提升態(tài)加密的算法突破，降低加解密的算力需求體的加速芯片，針對多方安全計算和聯(lián)邦學(xué)二是隱私計算技術(shù)的白盒化，提升技術(shù)的可解而強化信任度，通過開放集成能力，降低跨技模型的集成壁壘。三是數(shù)據(jù)信托機構(gòu)的出現(xiàn)，全域，分析的精度與深度也隨著可用的數(shù)據(jù)提升，在某些對數(shù)據(jù)量強依賴的領(lǐng)域效果更顯著，如商業(yè)分析、風(fēng)險控制、學(xué)術(shù)研究、人工智能、精準營銷等。另一方面，全域隱私計算技術(shù)成熟后，有望成為數(shù)據(jù)共享的標準，數(shù)據(jù)流通的風(fēng)險將大幅降低，數(shù)據(jù)所有者與數(shù)據(jù)保管者的責(zé)任邊界更達摩院2022十大科技趨勢19未來互聯(lián)衛(wèi)星及地面一體化的通信與計算，促進空天地海全面數(shù)字化概要基于地面網(wǎng)絡(luò)和計算的數(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，星地計算將集成衛(wèi)星系統(tǒng)、空中網(wǎng)絡(luò)、地面通信和云計算，成為一種新興的計算架構(gòu)，擴展數(shù)字化服務(wù)的空間。預(yù)計未來三年，低軌衛(wèi)星數(shù)量會迎來爆發(fā)式增長，衛(wèi)星及其地面系統(tǒng)將成為新型計算節(jié)點。達摩院2022十大科技趨勢20趨勢解讀），），一種新興的計算空中網(wǎng)絡(luò)和地面通信系統(tǒng)無縫對接，以及技術(shù)能力不斷迭代升級，將為全球各類應(yīng)用提供高性能、低成本、高可靠、無處不在的數(shù)字化連接，降低獲取連接新的算力需求，促進和催生更豐富多元的算種計算任務(wù)中發(fā)揮作用，從而滿足不同行業(yè)星地計算通過空、天、地、海廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)連接實現(xiàn)全息泛在的智能高速寬帶通信和全域計算服務(wù)，促進萬物互聯(lián)，將有效解決偏遠地區(qū)、航海航空的通信需求，低延時廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)將促進云網(wǎng)端的進一步融合，為各種極端場景帶來新型應(yīng)用的可能。從產(chǎn)業(yè)視角而言，人與設(shè)備在線更容易，意味達摩院2022十大科技趨勢21未來互聯(lián)云網(wǎng)端融合形成新計算體系，催生云上新物種概要新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展將推動云計算走向云網(wǎng)端融合的新計算體系，并實現(xiàn)云網(wǎng)端的專業(yè)分工：云將作為腦，負責(zé)集中計算與全局數(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、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。云網(wǎng)端融合將促進高精度工業(yè)仿真、實時工業(yè)質(zhì)檢、虛實融合空間等新型應(yīng)用誕生。預(yù)計未來兩年，將有大量新型應(yīng)用在云網(wǎng)端融合的新計算體系中運行。達摩院2022十大科技趨勢22趨勢解讀云計算發(fā)展經(jīng)歷了兩個層次，第一層是基礎(chǔ)設(shè)施云化，云計算取代了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，算力與數(shù)據(jù)向端遷移。第二層是架構(gòu)云原生化，運用云原生的先進架構(gòu)，讓應(yīng)用走向容器化與無服務(wù)器化。在連接技術(shù)高速發(fā)展的背景下，分布式的算力將促進更多低延時的邊緣計算應(yīng)分布式的算力將促進更多低延時的邊緣計算應(yīng)實時的工業(yè)質(zhì)檢；在端側(cè)，云網(wǎng)端進行協(xié)同與新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如5G與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)）需要不斷以應(yīng)網(wǎng)作為體系中的連接系統(tǒng)，光纖、5G、衛(wèi)星互計算和數(shù)據(jù)資源，更專注在用戶體驗上，如效、沉浸式體驗等，端的形態(tài)將更多元，覆景下的交互需求。通過云網(wǎng)端協(xié)同，將在一達摩院2022十大科技趨勢23未來互聯(lián)XR互聯(lián)網(wǎng)XR眼鏡會成為重要交互界面，帶動下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概要隨著端云協(xié)同計算、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字孿生等技術(shù)發(fā)展，以沉浸式體驗為核心的XR（未來虛實融合）互聯(lián)網(wǎng)將迎來爆發(fā)期。眼鏡有望成為新的人機交互界面，推動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。達摩院2022十大科技趨勢24XR互聯(lián)網(wǎng)趨勢解讀新產(chǎn)業(yè)生態(tài)。XR互聯(lián)網(wǎng)處于發(fā)展初期，技術(shù)上最大的挑戰(zhàn)是實現(xiàn)高度沉浸式體積和功耗有較大提升空間。二是當(dāng)前的體驗技術(shù)注重視覺和聽覺，而觸覺、嗅覺、味覺等體驗技術(shù)仍有待突破。最后是隱私風(fēng)險，個體數(shù)據(jù)作為支撐其持續(xù)運轉(zhuǎn)的核心要素，數(shù)據(jù)資源合規(guī)收集、儲存、分我們預(yù)計未來三年內(nèi)會產(chǎn)生新一代的XR眼鏡，透視等技術(shù)將使得外形與重量接近于普通眼鏡，視覺和聽覺，而觸覺、嗅覺、味覺等體驗技術(shù)仍有待突破。最后是隱私風(fēng)險，個體數(shù)據(jù)作為支撐其持續(xù)運轉(zhuǎn)的核心要素，數(shù)據(jù)資源合規(guī)收集、儲存、分我們預(yù)計未來三年內(nèi)會產(chǎn)生新一代的XR眼鏡，透視等技術(shù)將使得外形與重量接近于普通眼鏡，XRXRXR互聯(lián)網(wǎng)將改變用戶的信息感知和獲取方式，最大的特征是由二維平面走向三維立體的沉浸式體構(gòu)筑XR互聯(lián)網(wǎng)需要四大要素：硬件（如XR與用戶交互的基礎(chǔ)，也是互聯(lián)網(wǎng)平臺的載體。XR眼XR互聯(lián)網(wǎng)改變了人與科技互動的方式，一是模擬真實世界的時空，解決真實世界遠距移動的問題，如遠程教育、遠程醫(yī)療、遠程辦公等，克服地理空間的限制。二是創(chuàng)造真實世界不存在的時空，解決真實世界不完美的問題，如游戲、社交等，讓用戶能夠重新建立自我認可，并以接近真實世界的方式進行交互。XR互聯(lián)網(wǎng)也將重塑現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，催生一批從元器件、設(shè)備、操作系統(tǒng)到應(yīng)用的r12x"達摩院2022十大科技趨勢25[1]Tunyasuvunakool,K.,Adler,J.,Wu,Z.etal.Highlyaccurateproteinstructurepredictionforthehumanproteome.Nature596,590–596(2021)./10.1038/s41586-021-03828-1.[2]M.Ziatdinov,etal.,“Buildingandexploringlibrariesofatomicdefectsingraphene:Scanningtransmissionelectronandscanningtunnelingmicroscopystudy,”Sci.Adv.5:eaaw8989(2019).DOI:10.1126/sciadv.aaw8989.[3]Basu,S.,Kumbie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