原创 2023十大科技前沿趋势

2023十大科技前沿趋势

2022年，是党和国家发展史上极为重要的一年。党的二十大胜利召开，擘画了全面建设社会主义现代化国家的宏伟蓝图。北京成为全球第一个“双奥之城”，科技为冬奥增添别样光彩，向世界奉献了一届简约、安全、精彩的奥运盛会。在疫情防控中，科技贯穿始终，无论病毒如何变化，科技防疫仍是主线。党和国家不断优化疫情防控措施，最大程度守护人民生命安全和身体健康，最大限度减少对经济社会生活的影响，定将赢得防疫最后胜利。2023年，是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年。党的二十大报告明确提出，科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力。“当今世界，谁牵住了科技创新这个‘牛鼻子’，谁走好了科技创新这步先手棋，谁就能占领先机、赢得优势。”只有瞄准世界科技前沿，抓住大趋势，坚持科技创新和制度创新“双轮驱动”，才能下好“先手棋”，抢占未来经济科技发展先机。基于此，《科技智囊》编辑部综合国内外研究成果，整理出2023年十大科技前沿趋势。

1 生成式AI：人工智能的未来

生成式AI（Generative AI或AIGC），是利用人工智能技术，基于现有文本、音频文件或图像，自动生成新内容的生产方式。AIGC被认为是继专业生产内容（PGC）、用户生产内容（UGC）之后具有颠覆性意义的内容创作方式，目前主要应用在文字、图像、视频、音频、游戏以及虚拟人等领域。百度创始人兼首席执行官李彦宏表示，人工智能技术方向性改变的体现就是AIGC，AIGC将迎来3个发展阶段：“助手阶段”，辅助人类进行内容生产；“协作阶段”，以虚实并存的虚拟人形态出现，形成人机共生的局面；“原创阶段”，独立完成内容创作。2022年，依托百度AIGC技术的数字人主播度晓晓，引发了大众的广泛关注。2022年8月，人工智能公司Stability AI推出的文生图模型Stable Diffusion，将AI图像生成的效率和精度提升到全新的境界；12月，Open AI推出人工智能聊天软件Chat GPT，上线5天，注册人数超过100万。国内互联网企业如百度、腾讯优图、阿里巴巴、快手、字节跳动、网易、商汤、美图等都在布局AIGC。国外AIGC领域竞争异常激烈，从Meta宣布由文本到视频的系统Make-A-Video，到谷歌宣布的可以从简单的文本提示中生成高清视频的Imagen Video和Phenaki，国外科技巨头竞相入局。

2 可控核聚变：无限清洁能源

可控核聚变俗称“人造太阳”，因为太阳的原理就是核聚变反应。核聚变是两个轻原子核聚合，生成新的更重原子核的过程，其反应释放的能量巨大，且不排放二氧化碳，与核裂变相比，它既不产生核废料，辐射也极少，因此被称为人类的终极能源。在可控核聚变领域，中国走在世界前列。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所核聚变大科学团队，利用有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置（EAST），发现并证明了一种新的高能量约束模式。2022年12月，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置实现了人类历史上首次激光可控核聚变点火：实验输入2.05兆焦耳激光能量，产生了3.15兆焦耳聚变能量输出（大约是电动汽车行驶10公里所需的能量），实现“净能量增益”。这是人类能源史上的重大突破，意味着人类向“无限的清洁能源”目标又近一步，开启了人类进入清洁能源时代的大门。

3 3D打印：先进制造的加速器

   3D打印（3DP）是快速成型技术的一种，又称增材制造，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。2022年，香港城市大学陆洋等发现了一种低成本、易操作的方法，可以将常见的光固化3D打印聚合物结构转化为轻质、高韧且生物兼容的复合碳材料结构。这种方法可用来打印精细的冠状动脉支架和医学支架等，具有广阔的应用前景。2022年9月，清华大学孙洪波教授、林琳涵副教授在《自然》杂志上发文指出，其研发出一种独立于聚合的激光直写技术，使3D打印具有纳米级分辨率的各种纳米结构；12月，清华大学杨忠强课题组通过改良的3D打印技术，依靠具有本征各向异性的液晶弹性体（LCE）材料构建SPA。随着3D打印技术的不断进步，未来超高精度打印技术可应用于精密电子器件、医疗器械、微流控、微机械等众多领域，助力我国先进制造业的发展。

4 元宇宙：人类未来的虚拟世界

元宇宙（Metaverse）是人类运用数字技术构建的可与现实世界交互的虚拟世界。“元宇宙”集成了一大批现有技术，包括5G、云计算、人工智能、虚拟现实、区块链、数字货币、物联网、人机交互等。元宇宙技术可以用于企业员工培训，如咨询巨头埃森哲创建了一个具备真实办公室主要特征的元宇宙环境，让员工可以在虚拟世界中执行许多与人力资源相关的任务；元宇宙将使远程工作平台的能力成倍增长，无论身在何处，用户都可以访问完整的办公套件、与同事互动等。2023年可能将是元宇宙发展的关键一年，元宇宙将与“数字孪生”（对现实世界中的产品、流程或操作的虚拟模拟）相互融合。元宇宙平台公司将推出其广受欢迎的Quest虚拟现实头盔的新版本，苹果、谷歌和微软等公司也将发布新的VR/AR/MR头盔。据Gartner预测，到2026年，学习、购物、社交等领域将接入元宇宙，全球四分之一左右的人口将至少在其中度过1个小时。美国《福布斯》双周刊网站报道，2030年全球元宇宙的市场规模有望高达5万亿美元。

5 新能源：未来经济发展的重要引擎

新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。在新科技革命、全球气候变化、绿色低碳背景下，国际能源体系发生了深刻变化，在可预见的几十年内新能源方向都是大趋势，也是影响人类命运共同体的趋势产业。总体来看，目前新能源产业整体处于快速增长的发展阶段，并且在未来 3 ～ 5 年持续保持高速增长，也将成为中国未来经济发展的重要增长引擎。风电光伏、储能与锂电池是新能源行业的三驾马车。2022 年，中国光伏投资资金主要流向硅片硅棒项目，而风电投资资金主要流向风电运营项目。根据 CINNO Research 统计数据显示，2022 年，中国新能源项目投资金额高达 9.2 万亿人民币，新能源产业已经成为新兴科技产业的重点投资领域。2022 年，中国新能源行业内投资资金主要流向风电光伏，金额约为 3.4 万亿人民币，占比约为 36.9％；储能投资总额 2.7 万亿人民币，占比约为 29.3％。锂电池储能投资总金额 2.2 万亿人民币，占比约为 23.6％；氢能投资总额超 6800 亿人民币，占比约为 7.4％。

6 量子技术：商业化应用进程加速

2022年10月4日，瑞典皇家科学院宣布，将年度诺贝尔物理学奖授予来自法国、美国和奥地利的3位科学家，表彰他们在量子信息科学领域作出的贡献。他们通过光子纠缠实验，确定贝尔不等式在量子世界中不成立，并开创了量子信息这一学科。量子通信、量子计算都属于量子信息科学应用。量子通信主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子通信的技术等；量子计算主要研究量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。2023年1月，丹麦和德国科学家在《科学》杂志上发表论文指出，其解决了一个困扰量子科学家多年的问题——在两块纳米芯片上，首次同时控制两个量子光源，并让其实现量子力学纠缠。这对量子硬件的突破性应用至关重要，将促进量子技术发展到更高水平，是计算机、加密和互联网加速“量子化”的关键一步，将为量子技术的商业利用打开大门。据波士顿咨询集团（BCG）发布报告研究，量子计算未来15至30年市场规模将达到4500亿至8500亿美元。量子计算未来应用潜力蕴藏着巨大的商业市场，未来几年将是量子计算技术进步、商业化水平提升、产业合作格局进一步完善的重要阶段。2023年，美国、英国、中国和俄罗斯等国都将投入大量资金发展量子计算技术，IBM公司计划2023年建造一台包含1000个量子比特的量子计算机。

7 6G技术:数字经济领域科技制高点

6G即第六代移动通信标准，也被称为第六代移动通信技术。6G的传输能力可能比5G提升100倍，网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。6G通信能力将是5G的10倍以上，5G向6G的发展是从万物互联向“万物智联，数字孪生”的一个过程。6G将推动沉浸感更强的全息视频，实现物理世界、虚拟世界、人的世界3个世界的联动。2022年初，紫金山实验室发布6G核心技术创新成果，这项核心技术，其巨大的频谱资源可支撑1Tbps通信速率，比5G提升了10～100倍，打破世界无线通信实时传输最高纪录，能满足全息及“元宇宙”通信等新型应用需求。2022年6月，华为在成都6G实验场所完成了6GE-bandV2X外场测试，整个测试场景实现了上行2.2Gbps、下行360Mbps的微秒级时延稳定传输，充分验证了E-band频段下云基自动驾驶等高吞吐、高可靠、低时延场景的可行性。中兴通讯也参与了6G关键技术概念样机测试。中兴将在2023年持续推进6G关键技术研究，并加快相关技术的验证与试验。目前，中、美、日、韩及欧洲多国已陆续制定6G技术发展目标，推动移动通信技术进一步发展。6G是通信、计算、感知、人工智能、区块链、安全、卫星等技术的内生融合，将成为数字经济领域的科技制高点，对数字产业化和产业数字化发展有着非常强的带动作用。目前，中国拥有世界上最多的6G专利技术，中国6G处于全球第一梯队。

8 数字化办公：迎来井喷式增长

数字化办公是通过网络技术打破物理空间束缚，把企业经营活动中不可缺少的一些信息，诸如财务、生产、协作等环节打通，实现信息共享、工作协同，从而在某种程度上达到线下办公的效果。数字协作技术的进一步成熟，使办公协同体验有了质的突破。《2022中国数字化办公市场研究报告》推算，数字化办公2021年的市场规模达到973.89亿元，预计于2022年突破千亿大关达到1135.23亿元，至2025年将达到1768.16亿元，整体增速保持平稳，2018—2025年的复合年均增长率为15.86％。根据高德纳最新预测，到2027年，全球50％以上的人口将成为多个超级应用的日活跃用户。而更多的办公协同应用，也在轻应用和插件技术的支撑下，纷纷走向“超级应用”形态，功能间协作更紧密。新冠疫情在某种程度上促进了远程办公软件普及，数字化办公系列产品的需求迎来井喷式的增长，全民数字化办公将成为常态。进入后疫情时代，办公者也趋向于选择“自由化”“居家化”“灵活化”的办公场景。

9 AR技术：将塑造未来世界

AR，即Augmented Reality，增强现实，AR通过多媒体、三维建模、实时跟踪、智能交互、传感等技术，将计算机生成的文字、图像、三维模型等虚拟信息进行模拟仿真，应用到真实世界，使两种信息互为融合，从而实现对真实世界的“增强”。现阶段的AR设备主要集中在企业机构端，定制化特色明显，价格高出货量少。随着技术趋于成熟，消费者端的AR设备，性能有了很大提升，有望加速落地。2022年，Micro-Led显示器的量产让AR眼镜有更高的分辨率，更适用于户外场所。2022年5月，谷歌公布了最新款的AR眼镜概念机，其拥有实时翻译和AR字幕显示功能，支持英语、汉语、西班牙语等24种语言的交流。根据Digi Capital预测，到2024年，基于信息传递的移动AR的活跃安装基数将超过15亿，基于操作系统的移动AR将超过10亿，其次是基于Web的移动AR（增长率更高）。根据德勤数据显示，到2025年，全球近75％的人口和几乎所有使用社交/通信应用程序的人都将成为AR的频繁用户。

10 高性能计算：被忽视的算力皇冠

高性能计算（High Performance Computing，HPC）是指从体系结构、并行算法和软件开发等方面研究开发高性能计算机的技术。高性能计算被公认为继理论科学和实验科学之后，人类认识世界、改造世界的第三大科学研究方法。高性能计算（HPC）能利用超级计算机和并行处理技术，快速完成耗时较长的任务或同时完成多个任务。随着我国“新基建”部署的持续推进，越来越多的高校科研实验室、企业和研究所将面临更旺盛的高性能计算服务的需求。为了满足于此爆发式的增长需求，政府将持续加大超算资源的建设和生态系统的联通，为计算资源和计算服务的互联互通提供坚实的基础。如“东数西算”工程是我国从国家战略、技术发展、能源政策等多方面出发，启动的一项世纪工程，通过全国一体化的数据中心布局建设，扩大算力设施规模，提高算力使用效率，实现全国算力规模化、集约化，基于此，未来我国超级计算产业有望进一步发展。由贝哲斯咨询统计高性能计算（HPC）市场数据呈现，2022年全球高性能计算（HPC）市场规模达到了2136.98亿元（人民币），预估到2028年市场规模将以8.19％的增速达到3427.54亿元。《泛在算力：智能社会的基石》指出，到了2030年，人类仅在人工智能一项所需要的算力支撑，相当于近1600亿颗骁龙855NUP所能提供的算力。