达摩院2020十大科技趋势发布：芯片产业即将迎来大变局

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2020年第一个工作日，“达摩研究院2020年十大技术趋势”发布。这是阿里巴巴达摩研究所在2019年后第二次预测年度技术趋势。

在过去的2019年，人工智能芯片兴起，智能城市诞生，5g催生了新的应用场景...达摩研究所去年预测的技术趋势一个接一个地实现了。在新的科技十年里，达摩研究所继续围绕人工智能、芯片、云计算、区块链、工业互联网、量子计算等领域提出最新趋势，并断言在许多领域将出现颠覆性的技术突破。

芯片技术推动了以前所有的科技浪潮。然而，随着摩尔定律的放缓和高计算能力需求情景的井喷，传统芯片已经陷入性能增长的瓶颈，业界试图从芯片产业链的各个方面寻找解决方案。达摩研究所认为，芯片领域的重大突破可能在三个方面实现:架构、基础材料和设计方法。

就体系结构而言，存储和计算分离的冯·诺依曼体系结构难以满足日益复杂的计算任务。业界正在探索计算和存储的集成架构，以突破计算能力和芯片功耗的瓶颈；在基础材料方面，以硅为代表的半导体材料往往存在性能限制，半导体产业的可持续发展需要拓扑绝缘体和二维超导材料等新材料；芯片设计方法也需要根据情况进行升级，基于小芯片的模块化设计方法可以替代传统方法，使芯片设计像积木一样快速。

芯片技术的突破背后是“计算能力的爆炸”，而人工智能无疑是未来最重要的计算能力需求者和技术领导者。目前，语音、视觉、自然语言处理等感性人工智能技术的发展已经达到极限，但就认知智能而言，人工智能仍处于初级发展阶段，导致“强人工智能”。达摩研究所认为，在不久的将来，人工智能有望获得自主意识、推理能力和情感感知能力，实现从感知智能向认知智能的进化。

人工智能的认知进化使得机器之间的“群体智能”成为可能。达摩研究所预测，人工智能不仅知道“人机合作”，而且在未来实现“机器-机器合作”。当机器像人类一样相互协作、相互竞争以完成目标和任务时，不难想象大规模智能交通信号灯调度、仓储机器人协同分拣货物以及无人驾驶车辆自主感知全球路况等场景。

与人工智能技术范式转变同步的是it技术范式的转变。传统的物理机器、网络和软件已经停滞不前，云计算正在整合软件、算法和硬件，以加速各行各业的数字转型。达摩研究所指出，无论是芯片、人工智能还是区块链，所有的技术创新都将聚焦云平台，为云定制的芯片、与云深度融合的人工智能以及云上的区块链应用将陆续出现。总之，云将成为所有it技术创新的中心。

科学研究和应用之间的张力是科技进步的永恒动力。达摩研究所的科技预测既有前瞻性，又充分考虑了落地性。去年，达摩研究所提出加快区块链的商业应用，这得到了现实的验证。2019年，区块链科技上升为国家战略，并逐步登陆数字金融、数字政府、智能制造等领域。达摩研究所认为，到2020年，企业应用区块链技术的门槛将进一步降低，固化专门为区块链设计的核心算法的终端、云和链硬件芯片也将应运而生，拥有1000万日常生活的区块链应用也将上市。

附件:达摩研究所2020年十大技术趋势

趋势1。人工智能从感知智能发展到认知智能

[趋势摘要]人工智能在听、说、看等感知智能领域已经达到或超过了人类的水平，但在需要外部知识、逻辑推理或领域迁移的认知智能领域，人工智能仍处于起步阶段。认知智能将从认知心理学、脑科学和人类社会历史中汲取灵感，结合跨领域知识图谱、因果推理、持续学习等技术，建立稳定获取和表达知识的有效机制，使知识能够被机器理解和应用，从而实现从认知智能到认知智能的关键突破。

趋势2，计算和存储集成突破了人工智能计算能力的瓶颈

[趋势摘要]基于冯·诺依曼架构的存储和计算分离不再适合数据驱动的人工智能应用。频繁的数据处理导致的计算能力和功耗瓶颈已经成为探索更高级算法的限制因素。类似于脑神经结构的内存计算架构集成了数据存储单元和计算单元，可以显著减少数据处理量，大大提高计算并行性和能量效率。硬件架构中计算和存储集成的创新将突破人工智能计算能力的瓶颈。

趋势3。工业互联网的高度集成

[趋势总结]5g、物联网设备、云计算和边缘计算的快速发展将推动工业互联网的超融合，实现工业控制系统、通信系统和信息系统的智能集成。制造企业将实现设备自动化、运输自动化和调度自动化，进而实现柔性制造，同时工厂的上下游生产线可以实时调整和协调。这将大大提高工厂的生产效率和企业的盈利能力。对于产值几十万亿甚至几十万亿的工业，如果效率提高5%-10%，就会产生几万亿人民币的价值。

趋势4。机器之间的大规模协作成为可能

[趋势总结]传统的单一智能无法满足大规模智能设备的实时感知和决策。物联网协同感知技术和5g通信技术的发展将实现多智能体之间的协作，即机器之间相互协作，相互竞争，共同完成目标任务。多智能体协作带来的群体智能将进一步扩大智能系统的价值:大规模智能交通信号灯调度将实现动态实时调整，仓库机器人将协作完成货物分拣的高效协作，无人驾驶车辆可以感知全球路况，群体无人机将协作高效地通过最后一英里配送。

趋势5。模块化降低了芯片设计的门槛

[趋势总结]传统的芯片设计模式不能有效地满足快速迭代、定制和碎片化的需求。以risc-v为代表的开放指令集及其相应的开源soc芯片设计、先进的抽象硬件描述语言和基于ip的模板芯片设计方法推动了芯片敏捷设计方法和开源芯片生态的快速发展。此外，基于小芯片的模块化设计方法以先进的封装方式将不同功能的“芯片模块”封装在一起，可以通过跳过流来快速定制满足应用需求的芯片，进一步加快芯片的交付。

趋势6。大规模生产级区块链的应用将进入大众

【趋势摘要】baas(区块链即服务)服务将进一步降低企业应用区块链技术的门槛，专为区块链设计的端、云、链硬件芯片也将应运而生，以锚定现实世界中的资产和链中的资产，进一步拓展价值互联网的边界，实现万链互联。未来将出现大量创新的区块链应用场景和跨行业、跨生态的多维合作，日常生活超过1000万的大规模生产级区块链应用将进入公众视野。

趋势7。量子计算已经进入了一个关键时期

【趋势综述】2019年，“量子霸权”之争使量子计算再次成为世界科技的焦点。超导量子计算芯片的成就增强了业界对超导路线的乐观预期和实现大规模量子计算的步伐。到2020年，量子计算领域将经历进一步增加投资、加剧竞争、加速工业化和丰富生态的阶段。容错量子计算和展示实用量子优势作为两个关键的技术里程碑，将成为量子计算实际应用的转折点。在接下来的几年里，真正实现其中的任何一个都将是一项非常艰巨的任务，量子计算将进入一个技术的关键时期。

趋势8。新材料促进半导体器件创新

【趋势总结】在摩尔定律放缓和计算能力及存储需求爆炸的双重压力下，以硅为主体的经典晶体管难以维持半导体行业的可持续发展，主要半导体制造商对3纳米以下的芯片趋势没有明确答案。新材料将通过全新的物理机制实现全新的逻辑、存储和互连概念和器件，推动半导体产业的创新。例如，拓扑绝缘体和二维超导材料可以实现无损耗的电子和自旋传输，这可以成为新的高性能逻辑和互联器件的基础；新的磁性材料和电阻随机存取材料可以带来高性能的磁性存储器，如sot-mram和电阻随机存取存储器。

趋势9。保护数据隐私的人工智能技术将加速其登陆

[趋势总结]数据流通带来的合规成本越来越高。利用人工智能技术保护数据隐私正在成为一个新的技术热点，它可以保证数据的安全性和各方的隐私性，同时实现与用户的具体计算，解决数据孤岛和数据共享可信度低的问题，实现数据的价值。

趋势10。云已经成为it技术创新的中心

[趋势总结]随着云技术的深入发展，云已经远远超出了it基础架构的范围，并逐渐演变为所有it技术创新的中心。云贯穿了新芯片、新数据库、自驱动和自适应网络、大数据、人工智能、物联网、区块链和量子计算等整个it技术环节，同时衍生出无服务器计算、云本地软件架构、软硬件集成设计、智能自动化运维等新技术模式。云正在重新定义信息技术的一切。广义的云正在不断将新的it技术转变为可访问的服务，并成为整个数字经济的基础设施。

来源：搜狐微门户