達摩院公布十大科技趨勢！AI、芯片、云計算成焦點，交叉融合是關鍵詞

2023科技趨勢關鍵詞：交叉融合。

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智東西1月11日報道，今日，達摩院2023十大科技趨勢發(fā)布，生成式AI、Chiplet模塊化設計封裝、全新云計算體系架構等技術入選。

據(jù)悉，達摩院采用“巴斯德象限”研究思路，基于論文和專利的大數(shù)據(jù)“定量發(fā)散”，對產(chǎn)學研用領域近百位專家深度訪談進行“定性收斂”，從學術創(chuàng)新、技術突破、產(chǎn)業(yè)落地、市場需求等維度綜合評估，最終遴選出十大科技趨勢。

今年的趨勢從范式重置、產(chǎn)業(yè)革新、場景變化出發(fā)，對多模態(tài)預訓練大模型、Chiplet模塊化設計封裝、軟硬融合云計算體系架構、計算光學成像、生成式AI等不同科技領域作出預測。

2023十大科技趨勢分別為：

1、多模態(tài)預訓練大模型：基于多模態(tài)的預訓練大模型將實現(xiàn)圖文音統(tǒng)一知識表示，成為人工智能（AI）基礎設施。

2、Chiplet模塊化設計封裝：Chiplet的互聯(lián)標準將逐漸統(tǒng)一，重構芯片研發(fā)流程。

3、存算一體：資本和產(chǎn)業(yè)雙輪驅(qū)動，存算一體芯片將在垂直細分領域迎來規(guī)?；逃?。

4、云原生安全：安全技術與云緊密結合，打造平臺化、智能化的新型安全體系。

5、軟硬融合云計算體系架構：云計算向以CIPU為中心的全新云計算體系架構深度演進，通過軟件定義、硬件加速，在保持云上應用開發(fā)的高彈性和敏捷性的同時，帶來云上應用的全面加速。

6、端網(wǎng)融合的可預期網(wǎng)絡：基于云定義的可預期網(wǎng)絡技術，即將從數(shù)據(jù)中心的局域應用走向全網(wǎng)推廣。

7、雙引擎智能決策：融合運籌優(yōu)化和機器學習的雙引擎智能決策，將推進全局動態(tài)資源配置優(yōu)化。

8、計算光學成像：計算光學成像突破傳統(tǒng)光學成像極限，將帶來更具創(chuàng)造力和想象力的應用。

9、大規(guī)模城市數(shù)字孿生：城市數(shù)字孿生在大規(guī)模趨勢基礎上，繼續(xù)向立體化、無人化、全局化方向演進。

10、生成式AI：生成式AI進入應用爆發(fā)期，將極大推動數(shù)字化內(nèi)容生產(chǎn)與創(chuàng)造。

01.

多模態(tài)預訓練大模型：

圖文音統(tǒng)一知識表示，成AI基礎設施

AI正在加速奔向通用AI，從文本、語音、視覺等單模態(tài)智能，向著多種模態(tài)融合的通用AI方向發(fā)展。多模態(tài)統(tǒng)一建模，目的是增強模型的跨模態(tài)語義對齊能力，打通各個模態(tài)之間的關系，使得模型逐步標準化。

目前，技術上的突出進展來自于CLIP（匹配圖像和文本）和 BEiT-3（通用多模態(tài)基礎模型）。

基于多領域知識，構建統(tǒng)一的、跨場景、多任務的多模態(tài)基礎模型，已成為AI的重點發(fā)展方向。未來大模型作為基礎設施，將實現(xiàn)圖像、文本、音頻統(tǒng)一知識表示，并朝著能推理、能回答問題、能總結、做創(chuàng)作的認知智能方向演進。

中國人民大學信息學院院長、高瓴AI學院執(zhí)行院長文繼榮認為：“以GPT系列模型為代表的大模型展現(xiàn)出了超出預期的“理解”和“創(chuàng)造”能力，提示模型尺度與智能之間的正相關關系仍在生效。同時我們對大模型內(nèi)在機理了解還很不夠，大模型的可解釋性和可控性仍很弱，但這正是激勵我們繼續(xù)前行的動力?！?/p>

02.

Chiplet模塊化設計封裝：

互聯(lián)標準逐漸統(tǒng)一，重構芯片研發(fā)流程

Chiplet是硅片級別的“解構-重構-復用”，它將傳統(tǒng)的SoC分解為多個芯粒模塊，將這些芯粒分開制備后再通過互聯(lián)封裝形成一個完整芯片。

芯?？梢圆捎貌煌に囘M行分離制造，能夠提高芯片集成度、顯著降低成本，并實現(xiàn)一種新形式的IP復用。

隨著摩爾定律的放緩，Chiplet成為持續(xù)提高SoC集成度和算力的重要途徑，特別是隨著2022年3月份UCle聯(lián)盟的成立，Chiplet互連標準將逐漸統(tǒng)一，產(chǎn)業(yè)化進程將進一步加速。

未來，Chiplet技術將在高性能計算、高密度計算等領域發(fā)揮重要作用。

基于先進封裝技術的Chiplet可能將重構芯片研發(fā)流程，從制造到封測，從EDA到設計，全方位影響芯片的區(qū)域與產(chǎn)業(yè)格局。

03.

存算一體芯片：

在垂直細分領域迎來規(guī)模化商用

存算一體是高能效計算的重要技術之一，旨在將計算單元與存儲單元融合，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的同時直接進行計算，以消除數(shù)據(jù)搬移帶來的開銷，極大提升運算效率，實現(xiàn)計算存儲的高效節(jié)能。

存算一體非常符合高訪存、 高并行的AI場景計算需求。在產(chǎn)業(yè)和投資的驅(qū)動下，基于SRAM，DRAM，F(xiàn)lash存儲介質(zhì)的產(chǎn)品進入驗證期，將優(yōu)先在低功耗、小算力的端側(cè)如智能家居、可穿戴設備、泛機器人、智能安防等計算場景落地。

未來，隨著存算一體芯片在云端推理大算力場景落地，它或?qū)碛嬎慵軜嫷淖兏?，推動傳統(tǒng)的以計算為中心的架構向以數(shù)據(jù)為中心的架構演進，并對云計算、AI、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來積極影響。

華夏芯（北京）通用處理器技術有限公司董事長李科奕談道，產(chǎn)業(yè)界對于存算一體最終的產(chǎn)品形態(tài)也在持續(xù)探索，未來存內(nèi)計算產(chǎn)品將以單芯片和Chiplet兩種形式共存。

04.

云原生安全：

打造平臺化、智能化的新型安全體系

云計算始終是數(shù)字時代的技術創(chuàng)新中心。因云而生的云原生安全技術，將推動平臺化、智能化的新型安全體系的成形。

云原生安全是安全理念從邊界防御向縱深防御、從外掛模式向內(nèi)生安全的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)云基礎設施的原生安全，并基于云原生技術提升安全的服務能力。

安全技術與云計算由相對松散走向緊密結合，經(jīng)過“容器化部署”、“微服務化轉(zhuǎn)型”走向“無服務器化”的技術路線，實現(xiàn)安全服務的原生化、精細化、平臺化和智能化。

05.

軟硬融合云計算體系架構：

向以CIPU為中心深度演進

軟硬件一體化設計是當前計算架構的重要演進方向。尤其在復雜的云計算場景中，軟硬件的協(xié)同優(yōu)化與迭代升級更是決定其性能提升的關鍵。

云計算從以CPU為中心的計算體系架構，向以云基礎設施處理器（CIPU）為中心的全新體系架構深度演進。通過軟件定義，硬件加速，在保持云上應用開發(fā)的高彈性和敏捷性同時，帶來云上應用的全面加速。

新的體系架構下，軟硬一體化帶來硬件結構的融合，接入物理的計算、存儲、網(wǎng)絡資源，通過硬件資源的快速云化實現(xiàn)硬件加速。此外，新架構也帶來軟件系統(tǒng)的融合。

這意味著以CIPU云化加速后的算力資源，可通過CIPU上的控制器接入分布式平臺，實現(xiàn)云資源的靈活管理、調(diào)度和編排。在此基礎上，CIPU將定義下一代云計算的服務標準，給核心軟件研發(fā)和專用芯片行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。

06.

端網(wǎng)融合的可預期網(wǎng)絡：

從數(shù)據(jù)中心的局域應用走向全網(wǎng)推廣

在大規(guī)模算力需求驅(qū)動下，云計算將重新定義下一代高性能網(wǎng)絡系統(tǒng)，端網(wǎng)融合架構已經(jīng)開始觸發(fā)網(wǎng)絡的生態(tài)變革。

可預期網(wǎng)絡（Predictable Fabric）是由云計算定義、服務器端側(cè)和網(wǎng)絡協(xié)同的高性能網(wǎng)絡互聯(lián)系統(tǒng)。計算體系和網(wǎng)絡體系正在相互融合，高性能網(wǎng)絡互聯(lián)使能算力集群的規(guī)模擴展，從而形成了大算力資源池，加速了算力普惠化，讓算力走向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應用。

可預期網(wǎng)絡不僅支持新興的大算力和高性能計算場景，也適用于通用計算場景，是融合了傳統(tǒng)網(wǎng)絡和未來網(wǎng)絡的產(chǎn)業(yè)趨勢。

通過云定義的協(xié)議、軟件、芯片、硬件、架構、平臺的全棧創(chuàng)新，可預期高算力網(wǎng)絡有望顛覆目前基于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP協(xié)議的技術體系，成為下一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的基本特征，并從數(shù)據(jù)中心的局域應用走向全網(wǎng)推廣。

07.

雙引擎智能決策：

融合運籌優(yōu)化和機器學習，推進全局動態(tài)資源配置優(yōu)化

企業(yè)需在紛繁復雜、動態(tài)變化的環(huán)境中快速精準地做出經(jīng)營決策。經(jīng)典決策優(yōu)化基于運籌學，通過對現(xiàn)實問題進行準確描述來構建數(shù)學模型，同時結合運籌優(yōu)化算法，在多重約束條件下求目標函數(shù)的優(yōu)解。

隨著外部環(huán)境復雜程度和變化速度不斷加劇，經(jīng)典決策優(yōu)化對不確定性問題處理不夠好、大規(guī)模求解響應速度不夠快的局限性日益突顯。

學術界和產(chǎn)業(yè)界開始探索引入機器學習，構建數(shù)學模型與數(shù)據(jù)模型雙引擎新型智能決策體系，彌補彼此局限性、提升決策速度和質(zhì)量。

未來，雙引擎智能決策將進一步拓展應用場景，在大規(guī)模實時電力調(diào)度、港口吞吐量優(yōu)化、機場停機安排、制造工藝優(yōu)化等特定領域推進全局實時動態(tài)資源配置優(yōu)化。

普華永道可持續(xù)戰(zhàn)略與運營合伙人羅宇翔相信，雙引擎智能決策系統(tǒng)將不斷推進能源效率提升和優(yōu)化，為實現(xiàn)國家的雙碳目標奠定堅實的基礎。

08.

計算光學成像：

突破傳統(tǒng)光學成像極限，激發(fā)應用想象力

計算光學成像是一個新興多學科交叉領域，過去十多年來不斷改變?nèi)祟惻c機器感知世界的方式，從無人系統(tǒng)手機攝影到工業(yè)監(jiān)測安防監(jiān)控，逐漸融入人們生活的方方面面。

它以具體應用任務為準則，通過多維度獲取或編碼光場信息（如角度、偏振、相位等），為傳感器設計遠超人眼的感知新范式；同時，結合數(shù)學和信號處理知識，深度挖掘光場信息，突破傳統(tǒng)光學成像極限。

目前，計算光學成像處于高速發(fā)展階段，已取得許多令人振奮的研究成果，并在手機攝像、醫(yī)療、無人駕駛等領域開始規(guī)?；瘧?。

未來，計算光學成像有望進一步顛覆傳統(tǒng)成像體系，帶來更具創(chuàng)造力和想象力的應用，如無透鏡成像、非視域成像等，幫助人類觸及“見所未見”的事物。

09.

大規(guī)模城市數(shù)字孿生：

向立體化、無人化、全局化方向演進

城市數(shù)字孿生自2017年首度被提出以來，受到廣泛推廣和認可，成為城市精細化治理的新方法。

近年來，智慧城市完成了精準映射、生成渲染、仿真推演等關鍵技術的全面突破，將從單一場景演進至大規(guī)模城市數(shù)字孿生，輔助人類更“全知”地認識和管理城市。

城市數(shù)字孿生關鍵技術實現(xiàn)了大規(guī)模動態(tài)感知映射（更低建模成本）、大規(guī)模在線實時渲染（更短響應時間），以及大規(guī)模聯(lián)合仿真推演（更高精確性）。

目前，大規(guī)模城市數(shù)字孿生已在交通治理、災害防控、雙碳管理等應用場景取得較大進展。未來城市數(shù)字孿生將在大規(guī)模趨勢的基礎上，繼續(xù)向立體化、無人化、全局化方向演進。

智能決策系統(tǒng)實現(xiàn)了運籌優(yōu)化和機器學習的聯(lián)合驅(qū)動，將為人類在電網(wǎng)調(diào)度、港口吞吐管理、機場停機安排等實時變化的復雜難題上，提供更有價值的優(yōu)化答案。

中國信息通信研究院規(guī)劃所總工高艷麗認為，任何傳統(tǒng)引擎都實現(xiàn)不了數(shù)字孿生，數(shù)字孿生城市必須打造一個新引擎。因此未來將以大規(guī)?！皩ο髮嶓w孿生+業(yè)務流程孿生”構建城市孿生體，實現(xiàn)“多源”數(shù)據(jù)融合重組，“多能”新引擎構建，“多跨”場景實現(xiàn)，城市數(shù)字孿生將在大規(guī)模孿生體構建基礎上，真正實現(xiàn)從量到質(zhì)的突破。

10.

生成式AI：

將進入應用爆發(fā)期

生成式AI（Generative AI或AIGC）是利用現(xiàn)有文本、音頻文件或圖像創(chuàng)建新內(nèi)容的技術。過去一年，其技術上的進展主要來自于三大領域：圖像生成領域，以DALL·E-2、Stable Diffusion為代表的擴散模型（diffusion model）；自然語言處理（NLP）領域基于GPT-3.5的ChatGPT；代碼生成領域基于Codex的Copilot。

現(xiàn)階段的生成式AI通常被用來生成產(chǎn)品原型或初稿，應用場景涵蓋圖文創(chuàng)作、代碼生成、游戲、廣告、藝術平面設計等。

生成式AI在2022年迎來了突破。不管是圖片生成，代碼生成還是開放域文本生成，在生成內(nèi)容的質(zhì)量，邏輯性和安性方面都有明顯的提升。

未來，生成式AI將成為一項大眾化的基礎技術，極大的提高數(shù)字化內(nèi)容的豐富度、創(chuàng)造性與生產(chǎn)效率，其應用邊界也將隨著技術得進步與成本的降低擴展到更多領域。

隨著AI生成技術的應用場景更多涌現(xiàn)，達摩院語言技術實驗室負責人黃非提到需重點研發(fā)安全可控有倫理負責任的生成技術，尤其關注虛假生成內(nèi)容造成的不良社會影響。

11.

結語：交叉融合，2023科技趨勢關鍵詞

達摩院十大科技趨勢項目特邀專家、中國工程院院士鄔賀銓認為：“當下，我們需要通過自主研究提出可引導與支撐我國科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術趨勢。只有對前沿技術、顛覆性技術、以重大科技問題為導向的技術趨勢及各領域的交叉融合建立深刻理解，才能實現(xiàn)我國整體科技水平從跟跑到領跑的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變?！?/p>

據(jù)達摩院總結，全球科技日趨顯現(xiàn)出交叉融合發(fā)展的新態(tài)勢，尤其在信息與通信技術（ICT）領域醞釀的新裂變，將為科技產(chǎn)業(yè)革新注入動力。基于技術迭代與產(chǎn)業(yè)應用的融合創(chuàng)新，將驅(qū)動AI、云計算、芯片等領域?qū)崿F(xiàn)階段性躍遷。

交叉融合將成為2023科技趨勢關鍵詞：多元技術的協(xié)同并進驅(qū)動計算與通信的融合、硬件和軟件的融合，應用需求的爆發(fā)驅(qū)動AI技術與行業(yè)的融合，數(shù)字技術與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的融合，企業(yè)、個人與政府在安全技術與管理上的融合，科技進步與產(chǎn)業(yè)應用雙輪驅(qū)動的融合創(chuàng)新已成為不可逆轉(zhuǎn)的宏大趨勢。

顛覆性的科技突破也許百年才得一遇，持續(xù)性的迭代創(chuàng)新則以日進一寸的累積改變著日常生活。