數字技術的發展趨勢與重點方向

■ 文/鄭 奕

依托數字技術的發展積極搶占全球價值鏈制高點，已成為各國戰略競爭的焦點，由此引發的“科技戰”“產業戰”“標準戰”正沖擊全球。

數字技術正推動新一輪的產業變革。國際數據公司（IDC）預測，2023 年全球企業在數字化技術上的支出將達到經濟增長率的8 倍。依托數字技術的發展積極搶占全球價值鏈制高點，已成為各國戰略競爭的焦點，由此引發的“科技戰”“產業戰”“標準戰”正沖擊全球。國務院關于數字經濟發展情況的報告指出，要以國家戰略需求為導向，瞄準全球數字技術基礎前沿領域和關鍵核心技術重大問題，積聚力量進行原創性、引領性數字技術攻關?？傮w來看，當前數字技術有五大方向尤其需要關注，分別是：未來芯片、未來互聯網、未來通信、未來交互和未來智能。

未來芯片：新賽道、新空間正在逐漸打開

未來芯片有望通過新材料、新器件、新架構、新工藝、新集成、新工具等的創新，突破現有技術瓶頸，實現微型化、集成化、智能化、多功能化、高性能功耗比發展。

●國外打壓倒逼芯片自主創新

近4 年，美國對我國半導體尤其是芯片產業的打壓層層加碼。從限制華為、中芯國際等重點企業的芯片供應到出臺《2021 年美國創新和競爭法案》《2022 年芯片與科學法案》等法案及《對向中國出口的先進計算和半導體制造物項實施新的出口管制》系列規定，美國對華芯片管制持續收緊，范圍擴大至對華投資、在華芯片制造及高性能芯片及先進半導體制造設備的獲取，覆蓋設計、制造、設備、材料等多個領域。2023 年10 月，美國出口管制新規《加強對先進計算半導體、半導體制造設備和超級計算物項出口到有關國家的限制》對高性能芯片管制范圍更是在原有基礎上進一步擴大。國家統計局數據顯示，2022 年中國進口芯片金額達4 156 億美元，約占全球芯片規模的73%。面對日漸加劇的斷供風險，國產替代在“空窗期”迎來新的發展機遇。

●芯片前沿賽道正加速崛起

隨著應用端需求的多樣化及新技術、新材料等方面的突破，芯片競爭新賽道正被逐漸開辟，市場空間有望被進一步打開。針對前瞻技術和顛覆性技術，各國都在積極布局搶下“先手棋”、搶占主導權。超導量子計算芯片、碳基芯片、光子芯片及并行探針陣列電子束光刻和定向自組裝（DSA）等新路徑光刻技術是近年來的研發熱點。

我國在這些領域也取得了重大突破。例如，在碳基芯片方面，中國科學院彭練矛院士團隊研發出了整套碳基芯片技術，首次制備出性能接近理論極限，柵長僅5納米的碳納米管晶體管，實現了“從0 到1”的突破。在光芯片方面，清華大學研究團隊提出光電融合的全新芯片運算框架，研發出國際首個全類比光電智能計算芯片（ACCEL）。該芯片在智能視覺目標辨識任務的算力可達目前高性能商用芯片的3 000 多倍，為超高性能芯片研發開辟全新路徑。

●關注芯片產業鏈關鍵核心技術

在芯片研發環節，通用/專用CPU、GPU、高端MCU、高速光通信芯片、高速高精度ADC/DAC、SiC 功率芯片、高能效存算芯片以及硅基光電融合芯片、超導量子計算芯片、碳基芯片等需要重點關注。在芯片設計環節，數字、模擬和晶圓制造全流程電子設計自動化（EDA）自主體系建設尤為關鍵，14/7 納米先進工藝節點EDA 技術、工藝與設計協同優化（DTCO）技術、基于人工智能的EDA 技術值得長期關注。在芯片制造環節，極紫外（EUV）光刻光源關鍵部件及EUV 整機關鍵技術、并行探針陣列電子束光刻和定向自組裝（DSA）等新路徑光刻技術發展前景值得期待。在芯片封測環節，以芯粒異構集成為代表的先進封裝技術發展潛力巨大。

未來互聯網：Web 3.0構筑產業數字化新底座

Web 3.0 被用來描述互聯網潛在的下一階段，是一個運行在區塊鏈技術之上的“去中心化”互聯網。

●Web 3.0 全球產業生態快速演進

美歐國家加強政策支持力度，引領Web 3.0 創業和投資活動，爭奪產業發展話語權。日本將Web 3.0 視為互聯網彎道超車的戰略機遇，出臺了一系列關于Web 3.0的改革方針并在內閣經產省成立Web 3.0 政策推進室。新加坡、阿聯酋、印度等國緊緊把握時機，大規模延攬Web 3.0 研發和創業人才，已形成人才集聚效應。中國信息通信研究院《全球Web 3.0產業技術生態發展報告（2022年）》顯示：2021 年Web 3.0 投資金額超過314 億美元，達2020 年的9 倍；2022 年投資金額保持穩定增長趨勢，僅用5 個月時間已達到250 億美元，增速超過投資數量，平均單筆投資金額顯著增長。

●Web 3.0 可為新經濟、新業態提供底層支撐

從發展現狀來看，互聯網平臺經濟發展進入瓶頸期，零工經濟、個人創造等新業態的發展需要相適應的互聯網能力升級。用戶行為應當不受大型科技企業的生態隔離，通過共建、共治、共享實現新經濟價值。Web 3.0 迎來重要發展機遇期。全球市場研究機構MarketsandMarkets 數據顯示，全球Web 3.0 市場規模預計將從2023 年的4 億美元增長到2030 年的55 億美元，復合年增長率達44.9%。與此同時，IDC 預測2026 年全球2 000 強企業來自數字產品、服務和體驗的收入占比將從20%提升至40%。華為云區塊鏈已在7 個主流行業構建超過400個行業應用場景，積累豐富行業實踐經驗。

●Web 3.0 前沿技術有望加速新應用遷移

Web 3.0 處在產業發展的初期，關鍵技術攻關將是未來很長一段時間內發展的主旋律。在區塊鏈共識系統核心技術優化升級方面，新型區塊鏈體系架構和共識擴容技術、促進跨鏈互操作技術和預言機技術的迭代和應用值得重點關注。在強化密碼學前沿技術研究與應用方面，安全多方計算（MPC）技術、零知識證明（ZKP）等先進密碼學技術發展空間較大。后量子密碼技術、不可區分混淆技術等密碼學前沿領域具備高發展潛力。在加強網絡與系統安全技術供給方面，面向Web 3.0 環境的安全技術，如漏洞挖掘檢測、動態訪問控制、安全態勢感知等核心技術賽道值得重點關注。在強化數據安全監管方面，風險監測預警和自動化應急處置技術及大數據、人工智能、密碼學、博弈論等在安全領域的應用可持續關注。

未來通信：6G 技術加速塑造全球通信新紀元

6G 技術呈現更高性能、更強智能、更綠色低碳、更廣覆蓋、更加安全的主要特征。

●6G 技術正從概念形成走向技術突破

目前，6G 尚未形成統一標準，但已形成基本愿景目標。各方普遍認為，6G 將突破傳統移動通信范疇，實現通信技術、計算技術、數據技術、控制技術集成創新，達到5G 的10 倍以上通信能力，進一步擴展和深化物聯網應用場景，助力人類社會步入虛擬與現實深度融合的全新時代，實現“萬物智聯、數字孿生”的美好愿景。

●各國積極搶奪下一代移動通信發展主導權

當前，國際標準化組織、主要發達國家和地區均已啟動6G 研發布局。國際電信聯盟已于2023 年6 月完成6G 愿景需求建議書，明確6G典型產品和關鍵能力指標，包含我國提出的5 類6G 典型場景和14 個關鍵能力指標。為贏得競爭優勢，歐洲、美國、日本、韓國等紛紛出臺發展戰略，加速關鍵技術研發、搶占6G 發展制高點。德國2022 年提出新的數字化戰略，致力于開發6G 技術的潛能，并成立6G 研發行業聯盟，預計到2025 年，德國6G 研究計劃將獲得7 億歐元的資金。美國以確保6G 技術全球領先為戰略目標，先后開放95 GHz ～ 3THz頻段作為試驗頻譜、成立“太赫茲與感知融合技術研究中心”及“Next G 聯盟”，邀請歐洲、日本、韓國等超過80 家移動通信龍頭企業及高校參加，旨在確保美國在6G 時代的領導地位。韓國制定“K-Network 2030”計劃，目標于2028 年推出第六代網絡服務，力爭在未來網絡基礎設施全球競爭中占據主導。我國6G 核心方案已于2023 年12 月公布，首次對外發布了《6G 網絡架構展望》和《6G 無線系統設計原則和典型特征》等技術方案，我國6G推進組負責人王志勤表示，將于2030 年左右實現6G 技術商用。

●補短板、樹樣板是6G 技術下階段發展的關鍵

針對當前6G 國際競爭的嚴峻態勢以及我國網絡通信產業發展的重大需求，面向6G 技術發展的短板及瓶頸，內生智能網絡、星地融合組網等領域將迎來新一輪發展契機。聚焦內生智能6G新型網絡，新型網絡通信編址、路由、傳輸、安全防護，以及網絡架構、智能邊緣計算、多模態連接與覆蓋等領域的新技術和新方法值得重點關注。聚焦6G 天地一體化融合信息網絡，多樣化、多頻段星地融合組網關鍵技術，面向星地融合系統的鏈路級或系統級仿真和衛星互聯網激光通信器件模塊和關鍵設備等領域發展空間較大。

未來交互：元宇宙引領虛實交互新范式

元宇宙的關鍵在于面向虛實融合的價值創造，核心是推動生產、生活、治理方式全維度變革。

●元宇宙發展進入概念爆發后的冷靜期

市場對元宇宙的追捧逐漸趨于理性，在Meta、騰訊等大廠收縮元宇宙相關業務及投入的同時，基于政策導向和牽引，元宇宙的發展重心逐漸向產業鏈后端轉移。速途元宇宙研究院預計，中國產業元宇宙核心市場規模到2027 年將增至約6 010 億元。其中，工業元宇宙被認為是2024年科技領域的熱門趨勢之一。德勤公司認為，隨著空間技術從消費級產品轉向企業工具，空間技術在工業應用中占據主導地位，企業專注于數字孿生、空間模擬、增強工作指令和協作數字空間，從而使工廠和企業更安全和更高效。工業元宇宙市場收入到2030年預計將達到1 000億美元。

●現實關系復刻是元宇宙發揮虛實融合價值的關鍵

數字空間和交互終端是元宇宙兩大核心賽道。數字空間產業逐漸步入發展深水區。歐盟預計，全球虛擬世界市場規模將從2022 年的270 億歐元增長到2030 年的8 000 億歐元以上。其中，面向現實空間映射和虛擬空間搭建的消費級應用已進入成熟推廣期，而面向系統關系映射的產業級應用市場還有待進一步打開。從工業領域來看，國內正逐漸從設備級應用突破向產線級、工廠級應用延伸。德勤公司經調查研究發現，92% 的制造業高管嘗試或實施過一個或多個基于虛擬實境的用例。交互終端產業進入發展攻堅期。從消費領域和產業領域的發展情況來看，交互終端發展正在跨越從量變到質變的關鍵拐點，實時性、沉浸性、互通性、規模性是現階段發展主流方向。

●虛實交互賽道有望迎新一輪發展熱潮

面向高逼真度現實場景重現需求，泛化多樣的虛擬場景重建技術、基于AIGC 的內容設計和生成工具、實時渲染技術等領域值得重點關注，特別是新型渲染算法、云網端融合的高效高質量渲染引擎等方向。面向智能交互終端多感知融合、高精度交互、高速數據傳輸、低功耗等發展實需，Fast-LCD、Micro-OLED、Micro-LED等新型近眼顯示技術，觸覺反饋、眼動追蹤、腦電交互等新型交互技術，以及基于新型交互的創新型個人交互終端等領域值得重點關注。

未來智能：通用人工智能成為新質生產力新引擎

通用人工智能是指具有像人類一樣的思考能力，可以從事多種工作的機器智能。

●人工智能正從弱人工智能向通用人工智能轉變

“理解和模仿大腦機制來支持智能體，使其學習和理解更接近于人類”等觀點早期已在《科學》（Science）和《自然》（Nature）上掀起思想浪潮。隨著人工智能大模型爆發，邏輯推理、常識認知等問題的突破，全球人工智能技術正在加速演進，呈現從感知走向認知、從識別走向生成、從專用走向通用的新趨勢。2023 年4 月召開的中央政治局會議指出，要重視通用人工智能發展，營造創新生態，重視防范風險。上海、北京、安徽、廣東等地也均已發布促進通用人工智能發展的政策文件，積極搶抓通用人工智能發展機遇，開展變革性、顛覆性的前沿技術攻關，營造適應發展的創新生態。

●人工智能通過賦能各行業形成新質生產力

在全球范圍內，各行各業都在擁抱人工智能，被其高度賦能、深度滲透。一方面，以ChatGPT 為代表的生成式人工智能實現了與自然語言的融合，通用性大大擴展，在更深層次上廣泛賦能金融、制造、醫療、城市、教育等垂直行業領域。以醫療領域為例，微軟旗下Nuance Communications 發布與OpenAI 的GPT-4 集成的支持語音的醫療病歷生成應用程序DAX。傅利葉公司發布全球首個量產的人形機器人GR-1，有望廣泛應用于醫療保健、護理、老年服務等服務領域。IDC 預測，隨著人工智能應用規模逐漸擴大，全球人工智能市場規模將從2019 年的160 億美元增長到2024 年的306 億美元，年復合增長率達到15.3%。

●通用人工智能前沿技術創新將迎來政策和市場共振

在人工智能大模型的發展帶動下，多地密集發布人工智能利好政策，系統構建通用人工智能技術體系及推動通用人工智能創新場景應用。從細分方向來看，面向通用人工智能的高效能學習、協同學習、具身智能、交互智能、可解釋學習、跨媒體生成技術、可持續分布式學習等前沿熱點方向的市場關注度將持續走高?？绶植几呔S數據生成算法、跨媒體通用高效協同學習、基于演化與學習的大規模實時高效優化算法、基于進化學習的具身智能、可解釋生成式人工智能等領域值得長期重點關注。

積極把握數字技術發展的戰略機遇

把握未來芯片、未來互聯網、未來通信、未來交互和未來智能等數字技術的發展趨勢與機遇，有以下3 個方面需要注意。

一是集成化技術創新。當前，多學科交叉融合成為各領域創新發展的源頭、活水，以交叉融合為特征的集成化創新漸成主流。隨著全球虛擬現實、超高清視頻、AI、區塊鏈等數字技術發展成熟度的逐步提升，以自動駕駛、“遠程+”為代表的新經濟形態將不斷涌現，如何推動多種新興技術交叉集成，釋放更大社會經濟價值是推動數字經濟增長的關鍵。

二是新興技術治理。數字技術和數字生態的安全問題或安全隱患經常難以被事前發現，而目前新產業、新業態往往集成了多種數字技術，其數據安全、隱私泄露等隱患可能更加突出、多元。面對新技術發展浪潮，如何筑牢安全堤是保障數字技術創新發展的關鍵。

三是場景驅動型創新。順應全球科技創新發展趨勢，現階段科技創新要超越傳統的技術驅動，把握場景驅動的新范式、新機遇，從而保障數字經濟與實體經濟的融合并進。目前，在推動過程中還存在著場景開放程度不夠、推廣應用性不足、數據標準不統一、落地成本過高等突出問題，還需協調政府、產業、企業等各類主體協同合作，從供給側和需求側雙向發力，推動數字技術高質量發展。