人工智能成為科學家的新生產工具，催生科研新范式

近年來，人工智能已被證明能夠做到科學規律發現，不僅在應用科學領域，在基礎科學領域也能發揮作用：2021 年 12 月，DeepMind 首次使用人工智能幫助數學家們提出了兩個全新的數學猜想，輔助數學家形成對復雜數學的直覺。

因而，除了過去數百年來科學研究主要使用實驗科學和理論科學這兩大基礎范式，如今我們可能將迎來全新范式：AI for Science——人工智能將成為科學家繼計算機之后的新生產工具。

AI for Science 將促使兩種既有范式的深度融合，激發人工智能和傳統科研結合帶來的巨大潛能，帶來一場全新的科學革命。有了人工智能的引入，不僅能為科學家帶來效率上的顯著提升，更能讓科學不再依賴少數天才，由人工智能對科學研究產生猜想、解決復雜場景下的科學難題，助科學家們突破長久以來的研究瓶頸，抵達更遠的無人區。

阿里達摩院城市大腦實驗室負責人華先勝明確了他心目中 AI for Science 的存在意義：“對于科學研究而言，能使小概率事件有可能變成一個概率較大且更科學的事件，就是 AI for Science 的意義所在。”達摩院預測，未來三年人工智能將在應用科學中得到普遍應用，在部分基礎科學中開始成為科學家的生產工具。

大模型參數競賽進入冷靜期，大小模型將在云邊端協同進化

在 AI 助力科學家成為可能的背后， AI 模型背后的大規模預訓練模型功不可沒。谷歌的 BERT、Open AI 的 GPT-3、達摩院的 M6 等大規模預訓練模型近幾年均有了飛躍性提升：先是 3 億參數的BERT，而后 1750 億參數的 GPT-3，最后 10 萬億參數的 M6 更是直接提升了一個量級。

但在大模型不斷“內卷”、參數數量不斷增加的同時，性能與能耗提升不成比例的效率問題愈發明顯。清華大學計算機系教授、北京智源人工智能研究院學術副院長唐杰針對這一問題表示：“大模型的發展，在認知智能方面，模型參數不排除進一步增加的可能，但參數競賽本身不是目的，而是要探究進一步性能提升的可能性。”

因目前大模型性能與能耗提升不成比例，達摩院預測在未來的三年內，在個別領域將以大規模預訓練模型為基礎，對協同進化的智能系統進行試點探索。在未來的五年內，協同進化的智能系統將成為體系標準，讓全社會能夠容易地獲取并貢獻智能系統的能力，往通用人工智能再邁進一大步。

光電融合兼具光子和電子優勢，突破摩爾定律限制

達摩院認為，將引起科技變革的領域還包括芯片。就目前電子芯片發展來看，已逼近摩爾定律極限，集成技術進步也趨于飽和，但高性能計算對數據吞吐要求依舊不斷增長，此時，用光子代替電子進行信息傳輸、同時結合了光子和電子優勢的硅光技術顯然是個值得期待的突破口。

北京大學教授、上海光機所特聘首席研究員周治平對此解釋道：“硅光芯片通過將光電子器件硅片化，巧妙地將光電子的特點體現在一個嶄新的硅基芯片上，從而使光電子芯片在成本和集成度方面實現了突破，有望大幅提高數據中心內集群之間、服務器之間、乃至于芯片之間的通信效率。”

達摩院預測，未來三年，硅光芯片將承載絕大部分大型數據中心內的高速信息傳輸，滿足人工智能、云計算帶來的爆發性算力需求；未來五到十年，以硅光芯片為基礎的光計算將逐步取代電子芯片的部分計算場景。

人工智能助力大規模綠色能源消納，實現多能互補的電力體系

綠色能源的大規模開發和利用是當今世界能源發展的主要方向，但風電與光伏發電的波動性、隨機性、反調峰等特性會在一定程度上影響電網的穩定性和可控性。

而通過精準的計算和協調能力，引入人工智能技術將極大彌補這一缺點：功率預測精準、調度控制智能、故障響應自動化，推動大規模新能源發電、并網、輸送、消納和安全運行，完成對能源系統的升級改造。

中國電科院首席系統架構師周二專指出，新型電力系統要實現智能調控、運行推演將離不開人工智能技術。對此，達摩院預計在未來的三年內，人工智能技術將幫助電力系統實現大規模綠能消納，能源供給在時間和空間維度上能夠互聯互濟，網源協調發展，彈性調度，實現電力系統的安全、高效、穩定運行。

機器人將兼具柔性和類人感知，可自適應完成多種任務

隨著硬件、網絡、人工智能和云計算等技術的不斷發展，機器人也在向多任務、自適應、協同化的路線發展，依賴預編程、局限于大型生產線等結構化場景的傳統機器人已逐漸滿足不了需求。此時，具備柔軟靈活、可編程、可伸縮等特征的柔性機器人應運而生。

近年來，柔性機器人結合人工智能技術，使得機器人具備感知能力，提升了通用性與自主性，降低對預編程的依賴，可適應多種工作環境，并在不同任務中進行調節。此外，柔性感知機器人的出現也讓機器人從大規模、標準化走向小規模、非標準化的產線，降低了使用門檻。由此，達摩院預測柔性感知機器人將會是許多企業用來補足用工缺口的一種方式：未來五年，柔性感知機器人將逐步替代傳統工業機器人，成為產線上的主力設備，并在服務機器人領域開始規模化應用。

人工智能與精準醫療深度融合，助力診療精度與效率提升

在傳統醫學方法中，如僅靠醫生經驗，在疾病的早篩、診斷、治療中都存在一定局限性，而人工智能有望將醫療專家的經驗和新的輔助診斷技術有機結合。

在早篩診斷階段，人工智能技術已被證明可與基因檢測、靶向治療、免疫治療等新技術研究有效結合，改變僅依賴醫生經驗的診斷模式：據英美國家統計，使用人工智能技術做乳腺癌的早期篩查，陽性誤診率分別降低了 5.7%（美國）和 1.2%（英國）。

在治療環節，人工智能技術將改善傳統癌癥治療方式，對腫瘤的處理不再是簡單的手術切除與否，而是可以明確是否復發、轉移，能做到比肉眼看得更準，讓治療過程透明簡單。同樣在預后環節，人工智能技術也可實現基于臨床數據指征的精確計算，以指引預后，降低風險。

在這些能力的加持下，達摩院預測，未來三年以人為中心的精準醫療將成為主要方向，人工智能將全面滲透在疾病預防和診療的各個環節，成為疾病預防和診療的高精度導航協同。

破解數據保護與流通兩難，隱私計算走向全域數據保護

在數字經濟時代，數據已成為核心生產要素，在此背景下，融合了密碼學、 人工智能、芯片設計等學科，以多方安全計算、差分隱私、 可信計算為代表技術的隱私計算必不可少。浙江大學教授、浙江大學網絡空間安全學院院長任奎將隱私計算形容為：“如果我們把互聯網稱為新時代的基礎設施，隱私計算就是可以解決大部分數據保護與安全利用難題的基礎設施關鍵安全技術。”

但面對計算和通信領域的變革不斷加快，隱私計算將迎來三方面的突破：

一、性能與效率的跨越式提升，包含同態加密的算法突破，降低加解密的算力需求、軟硬一體的加速芯片等；

二、隱私計算技術的白盒化，提升技術的可解釋性進而強化信任度，通過開放集成能力，降低跨技術、跨模型的集成壁壘；

三、數據信托機構的出現，作為可信第三方提供技術與運營，加速組織間的數據共享。

如實現以上三點突破，隱私計算就有望跨越到海量數據保護，數據源將擴展到全域，激發數字時代的新生產力。達摩院預計未來三年，全域隱私計算技術將在性能和可解釋性上有新的突破，或將出現數據信托機構提供基于隱私計算的數據共享服務。

衛星及地面一體化的通信與計算，促進空天地海全面數字化

數字化需求的不斷演變，使通信不再只局限于服務人口密集的區域，各種深空、海洋、沙漠等無人區也不容忽視，僅基于地面網絡和計算的數字化服務已無法有效滿足需求。

而星地計算作為一種新興的計算架構，將集成衛星系統、空中網絡、地面通信和云計算，通過空、天、地、海廣覆蓋的網絡連接實現全息泛在的智能高速寬帶通信和全域計算服務，促進萬物互聯，為各種極端場景帶來新型應用的可能。阿里達摩院 XG 實驗室負責人張銘對星地計算抱有很大期待：“我們相信，云計算、通信技術與衛星互聯網組合在一起的星地計算，在未來將成為全新一代的基礎設施。”

由此，達摩院預計未來三年，低軌衛星數量會迎來爆發式增長，衛星及其地面系統將成為新型計算節點。

云網端融合形成新計算體系，催生云上新物種

云計算在經歷了基礎設施云化和架構云原生化后，如今正在邁向第三層變化：云、網、端的協作關系發生變化，走向云網端融合的新體系架構。

在新體系架構中，云、網、端將各自分工，更高效地促進新型應用的誕生：云作為體系中的“腦”，負責計算與數據處理；網作為體系中的連接系統，連接各種形態的云和端；端作為體系中的交互界面，大幅簡化非必要的計算和數據資源。

達摩院預測在未來兩年內，將有大量的應用場景在云網端融合的體系運行，伴隨著更多依云而生的新型設備，帶來更極致、更豐富地用戶體驗。

XR 眼鏡會成為重要交互界面，帶動下一代互聯網發展

今年，“元宇宙”、“Web 3”無疑是技術圈年度科技熱詞之一，被許多人視作互聯網的終極形態。而隨著 VR、AR 為代表的虛擬現實技術產業化，下一代的 XR 互聯網將對數字時代產生巨大影響——以沉浸式體驗為核心的 XR（未來虛實融合）互聯網將迎爆發期。

達摩院指出，XR 互聯網將改變人與科技互動的方式，包括娛樂、社交、工作、購物、教育、醫療等多種場景：

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、遠程醫療、遠程辦公等，克服地理空間的限制。

二是創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。

在此熱潮下，達摩院預計未來三年，外形與重量接近普通眼鏡的新一代 XR 眼鏡將產生，成為下一代互聯網的關鍵入口。

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作者：大圓子啊
來源：CSDN
原文：

達摩院年終預測出爐：2022 十大科技趨勢，AI for Science 高居榜首_m0_50065287的博客-CSDN博客

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