達(dá)摩院公布十大科技趨勢(shì)！AI、芯片、云計(jì)算成焦點(diǎn)，交叉融合是關(guān)鍵詞

存算一體是高能效計(jì)算的重要技術(shù)之一，旨在將計(jì)算單元與存儲(chǔ)單元融合，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的同時(shí)直接進(jìn)行計(jì)算，以消除數(shù)據(jù)搬移帶來(lái)的開銷，極大提升運(yùn)算效率，實(shí)現(xiàn)計(jì)算存儲(chǔ)的高效節(jié)能。

存算一體非常符合高訪存、 高并行的AI場(chǎng)景計(jì)算需求。在產(chǎn)業(yè)和投資的驅(qū)動(dòng)下，基于SRAM，DRAM，F(xiàn)lash存儲(chǔ)介質(zhì)的產(chǎn)品進(jìn)入驗(yàn)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(shè)備、泛機(jī)器人、智能安防等計(jì)算場(chǎng)景落地。

未來(lái)，隨著存算一體芯片在云端推理大算力場(chǎng)景落地，它或?qū)?lái)計(jì)算架構(gòu)的變革，推動(dòng)傳統(tǒng)的以計(jì)算為中心的架構(gòu)向以數(shù)據(jù)為中心的架構(gòu)演進(jìn)，并對(duì)云計(jì)算、AI、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)積極影響。

華夏芯（北京）通用處理器技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)李科奕談道，產(chǎn)業(yè)界對(duì)于存算一體最終的產(chǎn)品形態(tài)也在持續(xù)探索，未來(lái)存內(nèi)計(jì)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(tái)化、智能化的新型安全體系

云計(jì)算始終是數(shù)字時(shí)代的技術(shù)創(chuàng)新中心。因云而生的云原生安全技術(shù)，將推動(dòng)平臺(tái)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(shí)現(xiàn)云基礎(chǔ)設(shè)施的原生安全，并基于云原生技術(shù)提升安全的服務(wù)能力。

安全技術(shù)與云計(jì)算由相對(duì)松散走向緊密結(jié)合，經(jīng)過(guò)“容器化部署”、“微服務(wù)化轉(zhuǎn)型”走向“無(wú)服務(wù)器化”的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)安全服務(wù)的原生化、精細(xì)化、平臺(tái)化和智能化。

05.

軟硬融合云計(jì)算體系架構(gòu)：

向以CIPU為中心深度演進(jìn)

軟硬件一體化設(shè)計(jì)是當(dāng)前計(jì)算架構(gòu)的重要演進(jìn)方向。尤其在復(fù)雜的云計(jì)算場(chǎng)景中，軟硬件的協(xié)同優(yōu)化與迭代升級(jí)更是決定其性能提升的關(guān)鍵。

云計(jì)算從以CPU為中心的計(jì)算體系架構(gòu)，向以云基礎(chǔ)設(shè)施處理器（CIPU）為中心的全新體系架構(gòu)深度演進(jìn)。通過(guò)軟件定義，硬件加速，在保持云上應(yīng)用開發(fā)的高彈性和敏捷性同時(shí)，帶來(lái)云上應(yīng)用的全面加速。

新的體系架構(gòu)下，軟硬一體化帶來(lái)硬件結(jié)構(gòu)的融合，接入物理的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)硬件資源的快速云化實(shí)現(xiàn)硬件加速。此外，新架構(gòu)也帶來(lái)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(guò)CIPU上的控制器接入分布式平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)云資源的靈活管理、調(diào)度和編排。在此基礎(chǔ)上，CIPU將定義下一代云計(jì)算的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，給核心軟件研發(fā)和專用芯片行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

06.

端網(wǎng)融合的可預(yù)期網(wǎng)絡(luò)：

從數(shù)據(jù)中心的局域應(yīng)用走向全網(wǎng)推廣

在大規(guī)模算力需求驅(qū)動(dòng)下，云計(jì)算將重新定義下一代高性能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，端網(wǎng)融合架構(gòu)已經(jīng)開始觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)變革。

可預(yù)期網(wǎng)絡(luò)（Predictable Fabric）是由云計(jì)算定義、服務(wù)器端側(cè)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的高性能網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)系統(tǒng)。計(jì)算體系和網(wǎng)絡(luò)體系正在相互融合，高性能網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)使能算力集群的規(guī)模擴(kuò)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(yīng)用。

可預(yù)期網(wǎng)絡(luò)不僅支持新興的大算力和高性能計(jì)算場(chǎng)景，也適用于通用計(jì)算場(chǎng)景，是融合了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)。

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

07.

雙引擎智能決策：

融合運(yùn)籌優(yōu)化和機(jī)器學(xué)習(xí)，推進(jìn)全局動(dòng)態(tài)資源配置優(yōu)化

企業(yè)需在紛繁復(fù)雜、動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中快速精準(zhǔn)地做出經(jīng)營(yíng)決策。經(jīng)典決策優(yōu)化基于運(yùn)籌學(xué)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確描述來(lái)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，同時(shí)結(jié)合運(yùn)籌優(yōu)化算法，在多重約束條件下求目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)解。

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

學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界開始探索引入機(jī)器學(xué)習(xí)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型與數(shù)據(jù)模型雙引擎新型智能決策體系，彌補(bǔ)彼此局限性、提升決策速度和質(zhì)量。

未來(lái)，雙引擎智能決策將進(jìn)一步拓展應(yīng)用場(chǎng)景，在大規(guī)模實(shí)時(shí)電力調(diào)度、港口吞吐量?jī)?yōu)化、機(jī)場(chǎng)停機(jī)安排、制造工藝優(yōu)化等特定領(lǐng)域推進(jìn)全局實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)資源配置優(yōu)化。

普華永道可持續(xù)戰(zhàn)略與運(yùn)營(yíng)合伙人羅宇翔相信，雙引擎智能決策系統(tǒng)將不斷推進(jìn)能源效率提升和優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家的雙碳目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

08.

計(jì)算光學(xué)成像：

突破傳統(tǒng)光學(xué)成像極限，激發(fā)應(yīng)用想象力

計(jì)算光學(xué)成像是一個(gè)新興多學(xué)科交叉領(lǐng)域，過(guò)去十多年來(lái)不斷改變?nèi)祟惻c機(jī)器感知世界的方式，從無(wú)人系統(tǒng)手機(jī)攝影到工業(yè)監(jiān)測(cè)安防監(jiān)控，逐漸融入人們生活的方方面面。

它以具體應(yīng)用任務(wù)為準(zhǔn)則，通過(guò)多維度獲取或編碼光場(chǎng)信息（如角度、偏振、相位等），為傳感器設(shè)計(jì)遠(yuǎn)超人眼的感知新范式；同時(shí)，結(jié)合數(shù)學(xué)和信號(hào)處理知識(shí)，深度挖掘光場(chǎng)信息，突破傳統(tǒng)光學(xué)成像極限。

目前，計(jì)算光學(xué)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(jī)攝像、醫(yī)療、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域開始規(guī)?；瘧?yīng)用。

未來(lái)，計(jì)算光學(xué)成像有望進(jìn)一步顛覆傳統(tǒng)成像體系，帶來(lái)更具創(chuàng)造力和想象力的應(yīng)用，如無(wú)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(wú)人化、全局化方向演進(jìn)

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

近年來(lái)，智慧城市完成了精準(zhǔn)映射、生成渲染、仿真推演等關(guān)鍵技術(shù)的全面突破，將從單一場(chǎng)景演進(jìn)至大規(guī)模城市數(shù)字孿生，輔助人類更“全知”地認(rèn)識(shí)和管理城市。

城市數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模動(dòng)態(tài)感知映射（更低建模成本）、大規(guī)模在線實(shí)時(shí)渲染（更短響應(yīng)時(shí)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(zāi)害防控、雙碳管理等應(yīng)用場(chǎng)景取得較大進(jìn)展。未來(lái)城市數(shù)字孿生將在大規(guī)模趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)向立體化、無(wú)人化、全局化方向演進(jìn)。

智能決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)籌優(yōu)化和機(jī)器學(xué)習(xí)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，將為人類在電網(wǎng)調(diào)度、港口吞吐管理、機(jī)場(chǎng)停機(jī)安排等實(shí)時(shí)變化的復(fù)雜難題上，提供更有價(jià)值的優(yōu)化答案。

中國(guó)信息通信研究院規(guī)劃所總工高艷麗認(rèn)為，任何傳統(tǒng)引擎都實(shí)現(xiàn)不了數(shù)字孿生，數(shù)字孿生城市必須打造一個(gè)新引擎。因此未來(lái)將以大規(guī)?！皩?duì)象實(shí)體孿生+業(yè)務(wù)流程孿生”構(gòu)建城市孿生體，實(shí)現(xiàn)“多源”數(shù)據(jù)融合重組，“多能”新引擎構(gòu)建，“多跨”場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)，城市數(shù)字孿生將在大規(guī)模孿生體構(gòu)建基礎(chǔ)上，真正實(shí)現(xiàn)從量到質(zhì)的突破。

10.

生成式AI：

將進(jìn)入應(yīng)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(shù)。過(guò)去一年，其技術(shù)上的進(jìn)展主要來(lái)自于三大領(lǐng)域：圖像生成領(lǐng)域，以DALL·E-2、Stable Diffusion為代表的擴(kuò)散模型（diffusion model）；自然語(yǔ)言處理（NLP）領(lǐng)域基于GPT-3.5的ChatGPT；代碼生成領(lǐng)域基于Codex的Copilot。

現(xiàn)階段的生成式AI通常被用來(lái)生成產(chǎn)品原型或初稿，應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋圖文創(chuàng)作、代碼生成、游戲、廣告、藝術(shù)平面設(shè)計(jì)等。

生成式AI在2022年迎來(lái)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(lái)，生成式AI將成為一項(xiàng)大眾化的基礎(chǔ)技術(shù)，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(yīng)用邊界也將隨著技術(shù)得進(jìn)步與成本的降低擴(kuò)展到更多領(lǐng)域。

隨著AI生成技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景更多涌現(xiàn)，達(dá)摩院語(yǔ)言技術(shù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人黃非提到需重點(diǎn)研發(fā)安全可控有倫理負(fù)責(zé)任的生成技術(shù)，尤其關(guān)注虛假生成內(nèi)容造成的不良社會(huì)影響。

11.

結(jié)語(yǔ)：交叉融合，2023科技趨勢(shì)關(guān)鍵詞

達(dá)摩院十大科技趨勢(shì)項(xiàng)目特邀專家、中國(guó)工程院院士鄔賀銓認(rèn)為：“當(dāng)下，我們需要通過(guò)自主研究提出可引導(dǎo)與支撐我國(guó)科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)。只有對(duì)前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)、以重大科技問(wèn)題為導(dǎo)向的技術(shù)趨勢(shì)及各領(lǐng)域的交叉融合建立深刻理解，才能實(shí)現(xiàn)我國(guó)整體科技水平從跟跑到領(lǐng)跑的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變。”

據(jù)達(dá)摩院總結(jié)，全球科技日趨顯現(xiàn)出交叉融合發(fā)展的新態(tài)勢(shì)，尤其在信息與通信技術(shù)（ICT）領(lǐng)域醞釀的新裂變，將為科技產(chǎn)業(yè)革新注入動(dòng)力。基于技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的融合創(chuàng)新，將驅(qū)動(dòng)AI、云計(jì)算、芯片等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)階段性躍遷。

交叉融合將成為2023科技趨勢(shì)關(guān)鍵詞：多元技術(shù)的協(xié)同并進(jìn)驅(qū)動(dòng)計(jì)算與通信的融合、硬件和軟件的融合，應(yīng)用需求的爆發(fā)驅(qū)動(dòng)AI技術(shù)與行業(yè)的融合，數(shù)字技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的融合，企業(yè)、個(gè)人與政府在安全技術(shù)與管理上的融合，科技進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用雙輪驅(qū)動(dòng)的融合創(chuàng)新已成為不可逆轉(zhuǎn)的宏大趨勢(shì)。

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(jìn)一寸的累積改變著日常生活。