数字技术的发展趋势与重点方向

■ 文/郑 奕

依托数字技术的发展积极抢占全球价值链制高点，已成为各国战略竞争的焦点，由此引发的“科技战”“产业战”“标准战”正冲击全球。

数字技术正推动新一轮的产业变革。国际数据公司（IDC）预测，2023 年全球企业在数字化技术上的支出将达到经济增长率的8 倍。依托数字技术的发展积极抢占全球价值链制高点，已成为各国战略竞争的焦点，由此引发的“科技战”“产业战”“标准战”正冲击全球。国务院关于数字经济发展情况的报告指出，要以国家战略需求为导向，瞄准全球数字技术基础前沿领域和关键核心技术重大问题，积聚力量进行原创性、引领性数字技术攻关。总体来看，当前数字技术有五大方向尤其需要关注，分别是：未来芯片、未来互联网、未来通信、未来交互和未来智能。

未来芯片：新赛道、新空间正在逐渐打开

未来芯片有望通过新材料、新器件、新架构、新工艺、新集成、新工具等的创新，突破现有技术瓶颈，实现微型化、集成化、智能化、多功能化、高性能功耗比发展。

●国外打压倒逼芯片自主创新

近4 年，美国对我国半导体尤其是芯片产业的打压层层加码。从限制华为、中芯国际等重点企业的芯片供应到出台《2021 年美国创新和竞争法案》《2022 年芯片与科学法案》等法案及《对向中国出口的先进计算和半导体制造物项实施新的出口管制》系列规定，美国对华芯片管制持续收紧，范围扩大至对华投资、在华芯片制造及高性能芯片及先进半导体制造设备的获取，覆盖设计、制造、设备、材料等多个领域。2023 年10 月，美国出口管制新规《加强对先进计算半导体、半导体制造设备和超级计算物项出口到有关国家的限制》对高性能芯片管制范围更是在原有基础上进一步扩大。国家统计局数据显示，2022 年中国进口芯片金额达4 156 亿美元，约占全球芯片规模的73%。面对日渐加剧的断供风险，国产替代在“空窗期”迎来新的发展机遇。

●芯片前沿赛道正加速崛起

随着应用端需求的多样化及新技术、新材料等方面的突破，芯片竞争新赛道正被逐渐开辟，市场空间有望被进一步打开。针对前瞻技术和颠覆性技术，各国都在积极布局抢下“先手棋”、抢占主导权。超导量子计算芯片、碳基芯片、光子芯片及并行探针阵列电子束光刻和定向自组装（DSA）等新路径光刻技术是近年来的研发热点。

我国在这些领域也取得了重大突破。例如，在碳基芯片方面，中国科学院彭练矛院士团队研发出了整套碳基芯片技术，首次制备出性能接近理论极限，栅长仅5纳米的碳纳米管晶体管，实现了“从0 到1”的突破。在光芯片方面，清华大学研究团队提出光电融合的全新芯片运算框架，研发出国际首个全类比光电智能计算芯片（ACCEL）。该芯片在智能视觉目标辨识任务的算力可达目前高性能商用芯片的3 000 多倍，为超高性能芯片研发开辟全新路径。

●关注芯片产业链关键核心技术

在芯片研发环节，通用/专用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电融合芯片、超导量子计算芯片、碳基芯片等需要重点关注。在芯片设计环节，数字、模拟和晶圆制造全流程电子设计自动化（EDA）自主体系建设尤为关键，14/7 纳米先进工艺节点EDA 技术、工艺与设计协同优化（DTCO）技术、基于人工智能的EDA 技术值得长期关注。在芯片制造环节，极紫外（EUV）光刻光源关键部件及EUV 整机关键技术、并行探针阵列电子束光刻和定向自组装（DSA）等新路径光刻技术发展前景值得期待。在芯片封测环节，以芯粒异构集成为代表的先进封装技术发展潜力巨大。

未来互联网：Web 3.0构筑产业数字化新底座

Web 3.0 被用来描述互联网潜在的下一阶段，是一个运行在区块链技术之上的“去中心化”互联网。

●Web 3.0 全球产业生态快速演进

美欧国家加强政策支持力度，引领Web 3.0 创业和投资活动，争夺产业发展话语权。日本将Web 3.0 视为互联网弯道超车的战略机遇，出台了一系列关于Web 3.0的改革方针并在内阁经产省成立Web 3.0 政策推进室。新加坡、阿联酋、印度等国紧紧把握时机，大规模延揽Web 3.0 研发和创业人才，已形成人才集聚效应。中国信息通信研究院《全球Web 3.0产业技术生态发展报告（2022年）》显示：2021 年Web 3.0 投资金额超过314 亿美元，达2020 年的9 倍；2022 年投资金额保持稳定增长趋势，仅用5 个月时间已达到250 亿美元，增速超过投资数量，平均单笔投资金额显著增长。

●Web 3.0 可为新经济、新业态提供底层支撑

从发展现状来看，互联网平台经济发展进入瓶颈期，零工经济、个人创造等新业态的发展需要相适应的互联网能力升级。用户行为应当不受大型科技企业的生态隔离，通过共建、共治、共享实现新经济价值。Web 3.0 迎来重要发展机遇期。全球市场研究机构MarketsandMarkets 数据显示，全球Web 3.0 市场规模预计将从2023 年的4 亿美元增长到2030 年的55 亿美元，复合年增长率达44.9%。与此同时，IDC 预测2026 年全球2 000 强企业来自数字产品、服务和体验的收入占比将从20%提升至40%。华为云区块链已在7 个主流行业构建超过400个行业应用场景，积累丰富行业实践经验。

●Web 3.0 前沿技术有望加速新应用迁移

Web 3.0 处在产业发展的初期，关键技术攻关将是未来很长一段时间内发展的主旋律。在区块链共识系统核心技术优化升级方面，新型区块链体系架构和共识扩容技术、促进跨链互操作技术和预言机技术的迭代和应用值得重点关注。在强化密码学前沿技术研究与应用方面，安全多方计算（MPC）技术、零知识证明（ZKP）等先进密码学技术发展空间较大。后量子密码技术、不可区分混淆技术等密码学前沿领域具备高发展潜力。在加强网络与系统安全技术供给方面，面向Web 3.0 环境的安全技术，如漏洞挖掘检测、动态访问控制、安全态势感知等核心技术赛道值得重点关注。在强化数据安全监管方面，风险监测预警和自动化应急处置技术及大数据、人工智能、密码学、博弈论等在安全领域的应用可持续关注。

未来通信：6G 技术加速塑造全球通信新纪元

6G 技术呈现更高性能、更强智能、更绿色低碳、更广覆盖、更加安全的主要特征。

●6G 技术正从概念形成走向技术突破

目前，6G 尚未形成统一标准，但已形成基本愿景目标。各方普遍认为，6G 将突破传统移动通信范畴，实现通信技术、计算技术、数据技术、控制技术集成创新，达到5G 的10 倍以上通信能力，进一步扩展和深化物联网应用场景，助力人类社会步入虚拟与现实深度融合的全新时代，实现“万物智联、数字孪生”的美好愿景。

●各国积极抢夺下一代移动通信发展主导权

当前，国际标准化组织、主要发达国家和地区均已启动6G 研发布局。国际电信联盟已于2023 年6 月完成6G 愿景需求建议书，明确6G典型产品和关键能力指标，包含我国提出的5 类6G 典型场景和14 个关键能力指标。为赢得竞争优势，欧洲、美国、日本、韩国等纷纷出台发展战略，加速关键技术研发、抢占6G 发展制高点。德国2022 年提出新的数字化战略，致力于开发6G 技术的潜能，并成立6G 研发行业联盟，预计到2025 年，德国6G 研究计划将获得7 亿欧元的资金。美国以确保6G 技术全球领先为战略目标，先后开放95 GHz ～ 3THz频段作为试验频谱、成立“太赫兹与感知融合技术研究中心”及“Next G 联盟”，邀请欧洲、日本、韩国等超过80 家移动通信龙头企业及高校参加，旨在确保美国在6G 时代的领导地位。韩国制定“K-Network 2030”计划，目标于2028 年推出第六代网络服务，力争在未来网络基础设施全球竞争中占据主导。我国6G 核心方案已于2023 年12 月公布，首次对外发布了《6G 网络架构展望》和《6G 无线系统设计原则和典型特征》等技术方案，我国6G推进组负责人王志勤表示，将于2030 年左右实现6G 技术商用。

●补短板、树样板是6G 技术下阶段发展的关键

针对当前6G 国际竞争的严峻态势以及我国网络通信产业发展的重大需求，面向6G 技术发展的短板及瓶颈，内生智能网络、星地融合组网等领域将迎来新一轮发展契机。聚焦内生智能6G新型网络，新型网络通信编址、路由、传输、安全防护，以及网络架构、智能边缘计算、多模态连接与覆盖等领域的新技术和新方法值得重点关注。聚焦6G 天地一体化融合信息网络，多样化、多频段星地融合组网关键技术，面向星地融合系统的链路级或系统级仿真和卫星互联网激光通信器件模块和关键设备等领域发展空间较大。

未来交互：元宇宙引领虚实交互新范式

元宇宙的关键在于面向虚实融合的价值创造，核心是推动生产、生活、治理方式全维度变革。

●元宇宙发展进入概念爆发后的冷静期

市场对元宇宙的追捧逐渐趋于理性，在Meta、腾讯等大厂收缩元宇宙相关业务及投入的同时，基于政策导向和牵引，元宇宙的发展重心逐渐向产业链后端转移。速途元宇宙研究院预计，中国产业元宇宙核心市场规模到2027 年将增至约6 010 亿元。其中，工业元宇宙被认为是2024年科技领域的热门趋势之一。德勤公司认为，随着空间技术从消费级产品转向企业工具，空间技术在工业应用中占据主导地位，企业专注于数字孪生、空间模拟、增强工作指令和协作数字空间，从而使工厂和企业更安全和更高效。工业元宇宙市场收入到2030年预计将达到1 000亿美元。

●现实关系复刻是元宇宙发挥虚实融合价值的关键

数字空间和交互终端是元宇宙两大核心赛道。数字空间产业逐渐步入发展深水区。欧盟预计，全球虚拟世界市场规模将从2022 年的270 亿欧元增长到2030 年的8 000 亿欧元以上。其中，面向现实空间映射和虚拟空间搭建的消费级应用已进入成熟推广期，而面向系统关系映射的产业级应用市场还有待进一步打开。从工业领域来看，国内正逐渐从设备级应用突破向产线级、工厂级应用延伸。德勤公司经调查研究发现，92% 的制造业高管尝试或实施过一个或多个基于虚拟实境的用例。交互终端产业进入发展攻坚期。从消费领域和产业领域的发展情况来看，交互终端发展正在跨越从量变到质变的关键拐点，实时性、沉浸性、互通性、规模性是现阶段发展主流方向。

●虚实交互赛道有望迎新一轮发展热潮

面向高逼真度现实场景重现需求，泛化多样的虚拟场景重建技术、基于AIGC 的内容设计和生成工具、实时渲染技术等领域值得重点关注，特别是新型渲染算法、云网端融合的高效高质量渲染引擎等方向。面向智能交互终端多感知融合、高精度交互、高速数据传输、低功耗等发展实需，Fast-LCD、Micro-OLED、Micro-LED等新型近眼显示技术，触觉反馈、眼动追踪、脑电交互等新型交互技术，以及基于新型交互的创新型个人交互终端等领域值得重点关注。

未来智能：通用人工智能成为新质生产力新引擎

通用人工智能是指具有像人类一样的思考能力，可以从事多种工作的机器智能。

●人工智能正从弱人工智能向通用人工智能转变

“理解和模仿大脑机制来支持智能体，使其学习和理解更接近于人类”等观点早期已在《科学》（Science）和《自然》（Nature）上掀起思想浪潮。随着人工智能大模型爆发，逻辑推理、常识认知等问题的突破，全球人工智能技术正在加速演进，呈现从感知走向认知、从识别走向生成、从专用走向通用的新趋势。2023 年4 月召开的中央政治局会议指出，要重视通用人工智能发展，营造创新生态，重视防范风险。上海、北京、安徽、广东等地也均已发布促进通用人工智能发展的政策文件，积极抢抓通用人工智能发展机遇，开展变革性、颠覆性的前沿技术攻关，营造适应发展的创新生态。

●人工智能通过赋能各行业形成新质生产力

在全球范围内，各行各业都在拥抱人工智能，被其高度赋能、深度渗透。一方面，以ChatGPT 为代表的生成式人工智能实现了与自然语言的融合，通用性大大扩展，在更深层次上广泛赋能金融、制造、医疗、城市、教育等垂直行业领域。以医疗领域为例，微软旗下Nuance Communications 发布与OpenAI 的GPT-4 集成的支持语音的医疗病历生成应用程序DAX。傅利叶公司发布全球首个量产的人形机器人GR-1，有望广泛应用于医疗保健、护理、老年服务等服务领域。IDC 预测，随着人工智能应用规模逐渐扩大，全球人工智能市场规模将从2019 年的160 亿美元增长到2024 年的306 亿美元，年复合增长率达到15.3%。

●通用人工智能前沿技术创新将迎来政策和市场共振

在人工智能大模型的发展带动下，多地密集发布人工智能利好政策，系统构建通用人工智能技术体系及推动通用人工智能创新场景应用。从细分方向来看，面向通用人工智能的高效能学习、协同学习、具身智能、交互智能、可解释学习、跨媒体生成技术、可持续分布式学习等前沿热点方向的市场关注度将持续走高。跨分布高维数据生成算法、跨媒体通用高效协同学习、基于演化与学习的大规模实时高效优化算法、基于进化学习的具身智能、可解释生成式人工智能等领域值得长期重点关注。

积极把握数字技术发展的战略机遇

把握未来芯片、未来互联网、未来通信、未来交互和未来智能等数字技术的发展趋势与机遇，有以下3 个方面需要注意。

一是集成化技术创新。当前，多学科交叉融合成为各领域创新发展的源头、活水，以交叉融合为特征的集成化创新渐成主流。随着全球虚拟现实、超高清视频、AI、区块链等数字技术发展成熟度的逐步提升，以自动驾驶、“远程+”为代表的新经济形态将不断涌现，如何推动多种新兴技术交叉集成，释放更大社会经济价值是推动数字经济增长的关键。

二是新兴技术治理。数字技术和数字生态的安全问题或安全隐患经常难以被事前发现，而目前新产业、新业态往往集成了多种数字技术，其数据安全、隐私泄露等隐患可能更加突出、多元。面对新技术发展浪潮，如何筑牢安全堤是保障数字技术创新发展的关键。

三是场景驱动型创新。顺应全球科技创新发展趋势，现阶段科技创新要超越传统的技术驱动，把握场景驱动的新范式、新机遇，从而保障数字经济与实体经济的融合并进。目前，在推动过程中还存在着场景开放程度不够、推广应用性不足、数据标准不统一、落地成本过高等突出问题，还需协调政府、产业、企业等各类主体协同合作，从供给侧和需求侧双向发力，推动数字技术高质量发展。