在共同走過了魔幻又曲折的這一年之後，我們下意識地就已經開始期待即將到來的2021年，人類如此，科技也如此。
過去20年，科技的發展之迅猛，足以讓兩個相鄰的世紀變得界限明晰。大量新鮮的事物和有趣的技術不斷進入生活之中，並快速被我們所熟悉。受益於科技和生產力的進步，縱使歷史進程中曲折不斷，但人類整體上還是朝著前進的方向發展。
未來一年，我們很可能要面對依然複雜、甚至充滿不確定性的全球局勢。這使得中國比以往任何時候更加需要科技創新以提供持久的增長動力，以及需要更加敏銳地判斷出未來科技發展的方向，能夠更早佈局其中。
人有別於其他動物的根本之一，在於人具有更強烈的好奇心。人類對未來總是好奇的，雖然未來具體會發生的事情當下無法預料，但其趨勢脈絡仍是可以預測的。身處科技最前沿處的達摩院，剛剛梳理提出了2021年科技領域最重要的十個趨勢，其中，既包含基礎研究上的突破所帶來的“原子動能”，也包括數字時代中正在不斷髮生的“比特躍遷”，還包括科技賦能生活模式帶來的“場景重塑”。
相信從這些趨勢預測中，我們不但能夠了解科技最前沿的動向，亦能夠感受到人類前行中最積極的一股力量，一如很多研究人員在努力用可以普惠大眾的科技，去讓世界變得更加美好，來消弭人與人的矛盾和分歧。
以下，我們將從不同領域去探討，這些關於人類未來的科技趨勢，將以怎樣的內容一一在我們眼前展開。
原子動能
原子在微觀層面組合並構造了我們眼中的宏觀世界。千百年來，人們對原子的認知逐漸深入，不但精確地構建了原子的物理模型，還在微觀層面做了大量技術探索，其中最重要的屬半導體革命。
自1946年，首臺現代電子計算機問世起，半導體革命就深刻地改變了這個世界。過去幾十年中，半導體工藝水平按照摩爾定律指數發展，為世界各個角落的人提供澎湃的算力。基於這些過去夢寐以求的算力，人類得以創造了更加偉大的生產力，進入了數字時代。
如今，我們現代人的生活，甚至於學習和工作，都早已經離不開電腦和手機等智能計算設備的幫助。當下一臺小小的智能手機中，就擁著有遠比阿波羅登月火箭還要強億倍的計算能力。
近些年，隨著材料科學和加工技術的不斷進步，在傳統的硅基半導體材料外，第三代半導體已經逐漸打開並穩固應用市場。例如，SiC材料已經開始用於新能源汽車的逆變器，以提高電能轉換效率，進而提升續航裡程；GaN材料在手機快速充電器中也佔據了半壁江山。
達摩院對此做出了更加專業可靠的預測，認為在未來5年，以氮化鎵和碳化硅為代表的第三代半導體將迎來應用大爆發，將更加廣泛地被用於5G基站、新能源、數據中心等場景。同時，達摩院還預測了碳基材料領域有望出現技術突破，加速柔性電子產品的發展——“碳時代”即將到來。
原子層面還有一項熱門技術，那就是量子計算機。在量子計算的支撐理論剛剛問世時，所描繪的計算潛力如同天方夜譚般魔幻。通過人類對其幾十載的不懈追求，終於讓這項技術逐漸進入現實。
今年年底，中國科學家團隊自主研發的九章量子計算機，繼谷歌之後再次成功實現了量子霸權，在玻色採樣問題上的運算效率遠遠超越了目前的超級計算機。雖然量子計算機在通用性和糾錯上的技術方案尚不明朗，但人類已經取得的巨大進步，值得讓我們的心態更加積極，相信這些技術道路上的問題終將會被一一克服。
而達摩院提出：在獲得社會高度關注後，量子計算的研究需要證明自身的實用價值；業界需要聚焦“後霸權”時代的使命：協同創新，解決眾多的科學和工程難題，為早日到達量子糾錯和實用優勢兩座裡程碑鋪路奠基。
達摩院祈願2021年量子世界協同和平，各個地區的科學家繼續開放性研究，相濡以沫，攜手合作 。
比特躍遷
1948年，信息論之父，克勞德·香農首次在數學上，嚴謹地定義了度量信息多少的單位——比特。如今，這個概念已經成為當今信息社會的柱石。
一個個簡單的二元電平，匯聚成信息的汪洋大海，涵蓋了人類的所有知識，是比特的力量讓冰冷的硬件設備產生了具有溫度的活力。達摩院基於自身在信息技術領域的雄厚實力和專業水平，結合當下信息時代發展現狀，圍繞著“比特”這個元素提出了四項科技趨勢的預測。
圖示：1994年，比爾蓋茨拿著一張光盤，容納了比他身下的所有論文更多的信息。
過去一年，人類傾盡全力投入新冠肺炎的疫苗研發，以超乎尋常的速度取得了驚人進展。在這個背景下，達摩院預測了AI將會有效提升藥物及疫苗的研發效率。
今年12月，美國科學家團隊就成功使用AI算法Alphafold預測了蛋白質摺疊結構。通過軟件的高水平自動化處理，大大節省了人力以及寶貴的時間，這能為研究人員進一步瞭解某一疾病發作原理和藥物開發提供幫助。該成果大大震撼了傳統的生命科學領域，讓各領域的研究人員看見了AI的潛力。達摩院預測將會更多團隊開始藉助AI技術來提升疫苗和藥物研發的效率和精度，節省研發成本，縮短時間週期。
在生物醫學工程方面，達摩院預測腦機接口作為新一代的人機交互技術，有望取得積極進展。
去年馬斯克就展示了一款精巧的原型設備，植入豬的大腦皮層後，可以感知到豬的腦電信息，並復原出豬的肌肉運動姿態。日後這項技術成熟後，人類便可以從更高維度去解析大腦的工作原理，實現大腦與外部設備的連接通信，甚至於可以用思維去控制機械。如果這一切能夠實現，將是有史以來，人機交互最具顛覆性的一場革命，值得期待。
此外，達摩院還預測了隨著數據計算的發展，面對海量數據和複雜場景，智能化手段將用於數據的處理和管理過程，實現數據管理系統的“自治與自我進化”。另一方面，雲原生技術將助力開發者更高效地利用各類雲計算資源，提升效率，拓展技術應用邊界，讓雲能夠賦能更多場景和用戶。
場景重塑
普羅大眾對科技之美的感知來源自科技造福生活。科技可以改造傳統場景，通過場景重塑賦予生活更多新的趣味性和便利性，讓人們體會到更多幸福。
在如今這個信息時代，科技對農業生產場景的賦能卻有些滯後。另一方面，中國是個傳統的農業大國，從事農業生產的人口眾多，男女老幼都很關心種地這些事情，乃至於嫦娥登月都會探討下月壤能不能種菜。
農業作為全國人民的“飯碗”，重要性無可比擬，但受制於種種原因，傳統農業發展中長期存在著土地利用偏低，以及生產到銷售脫節等問題。科技向善的願景，許諾了科技對助力農業生產信息化的責任，這是所有具有社會責任感企業需要關注和考量的。
在新一年的科技趨勢預測中，達摩院認為物聯網、人工智能、雲計算等為代表的新一代數字技術正在與農業產業不斷融合，打通農業產業的全鏈路流程，成為智慧農業發展的核心關鍵。同時，通過5G、物聯網、區塊鏈等技術的應用確保農產品物流運輸中的可控和可追溯，保障農產品整體供應鏈流程的安全可靠。
科技帶來的場景重塑，不僅發生在農業生產中，也同步發生在工業製造和城市生活等領域中。
互聯網、大數據、人工智能等技術與工業製造融合，產生了無數具備燎原之勢的火花。疫情時期中，數字經濟所展示出的韌性也讓企業更加重視工業智能的價值。達摩院預測工業智能的發展趨勢將從單點智能快速躍遷到全局智能，去打通產業鏈的上下遊而非僅僅著力於一兩家工廠，在包括汽車製造、消費電子等諸多領域發光發熱。
另一方面，城市的生活方式也在高強度地經歷著場景重塑。如今，城市的信息化水平大幅提升，切實提升了城市的治理效率和治安水平。然而，智慧城市的發展中也暴露出一些問題，許多智慧城市項目並未能有效運行，堆砌大量硬件，但卻沒能實際運轉。因此，城市管理者在重新思考，更加看重智慧城市的實際效果。在這樣的理念演進下，將城市數據進行彙總和共享，基於此打造智能決策的綜合服務管理平臺成為了關注點。
達摩院預測了，智慧城市的趨勢是將更多地融入城市感知、政府和商業數據，在時間和空間維度下立體呈現城市運轉的全貌，打造未來城市的數字基礎設施，助力實現城市治理精細化。
著名科幻作家和科學家阿瑟•克拉克（ArthurClarke）曾在1962年《未來的輪廓》（ProfilesoftheFuture）一書中提出，“任何足夠先進的技術，都與魔術無異”。
如今來看，克拉克幾十年前的斷言成為了現實。半個多世紀中，一項項如同魔術般玄妙和神奇的技術，以及大量誇張的技術預言，都正逐漸成為現實。
相信通過達摩院的這份十大科技趨勢預測，能讓我們對未來一年，乃至於人類的科技發展都充滿更多信心。同時，通過理清當下重要的科技發展趨勢，讓我們能對未來能有更多可預期的能力。
期待著我們共同作為見證者，目睹更多酷炫有趣的科技從趨勢變成現實。
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