達摩院發布2023十大科技趨勢：Chiplet或重塑晶元產業格局

1月11日，阿里巴巴達摩院正式發布2023十大科技趨勢，多模態預訓練大模型、Chiplet模塊化設計封裝、存算一體等技術成功入選。

據悉，自達摩院發布十大科技趨勢至今已走過5年歷程。五年之中，其始終堅持從技術進步與產業發展的交叉視角出發，審視當年度的科技發展趨勢，對那些已實現產業化應用、工程化落地或產品化落地的技術進行著重評估和預測，最終遴選出未來一年裡最可能的十大科技發展方向。回首過去，諸如AI for science、大小模型協同進化等這些於2022發布的科技趨勢，已經成功獲得了市場的精準驗證。

達摩院發布2023十大科技趨勢，交叉融合或將成為年度關鍵詞

今年，達摩院總結出範式重置、產業革新、場景變化三大領域，基於對理論關注度、技術可行性、產業化程度等因素的綜合衡量，遴選出2023最可能的十大科技發展方向。

下文將對本次十大科技趨勢進行逐一介紹。

趨勢一：多模態預訓練大模型

人工智慧的發展，沒有局限在文本、語音等單一的模態上，其正在朝著多種模態融合的通用人工智慧方向發展。對多模態進行統一建模，能夠增強模型的跨模態語義對齊能力，打通各個模態之間的關係，推動模型實現標準化。

目前，技術上的突出進展來自於BEiT-3通用多模態基礎模型和CLTP對比學習預訓練模型。前者在視覺-語言任務處理上具備出色表現，包括視覺問答、圖片描述生成等。後者負責從文本特徵映射到圖像特徵，能夠指導GAN或擴散模型生成圖像。

多模態預訓練模型的發展有望重塑人工智慧商業模式，並為人們的生產生活方式帶來積極影響。未來，基於多模態的預訓練大模型將實現圖文音統一知識表示，成為人工智慧基礎設施。

趨勢二：Chiplet模塊化設計封裝

自摩爾定律被提出以後，集成電路產業一直遵循該定律向前發展。近幾年，摩爾定律接近極限，尋找能夠解決高性能、低成本晶元需求的技術路線，成為下一步發展的重點。

在此基礎上，Chiplet(芯粒)技術重磅登場。它把傳統的SoC分解為多個芯粒模塊，將這些芯粒分開製備後再通過互聯封裝形成完整晶元。芯粒可以採用不同工藝進行分離製造，能夠顯著降低成本，並實現新形式的IP復用。

其中，芯粒間的高速互聯成為Chiplet的技術核心。如何保障互聯封裝時芯粒連接工藝的可靠性、普適性，實現芯粒間數據傳輸的大帶寬、低延遲，是 Chiplet 技術研發的關鍵。

後摩爾時代，Chiplet有望成為突破現有困境的技術路徑，其將重構晶元研發流程，從製造到封測，從EDA到設計，全方位影響晶元產業格局。

趨勢三：存算一體

存算一體旨在融合計算單元與存儲單元，實現在存儲數據的同時直接進行計算，以提升運算效率，實現計算存儲的高效節能。

目前，存算一體的技術路徑主要有三個：近存計算、存內計算和基於非易失性存儲器技術做的新型存儲原件。從技術上看，該技術正朝著高精度、高算力和高能效的方向發展。它推動以計算為中心的架構向以數據為中心的架構演進，並為雲計算、人工智慧、物聯網等產業發展帶來積極影響。

未來，隨著存算一體晶元在雲端推理大算力場景落地，或將帶來計算架構的變革。同時，資本和產業的驅動，也將有利於該晶元在垂直細分領域實現規模化商用。

趨勢四：雲原生安全

雲原生安全，是依託雲原生理念和技術特性，對安全體系進行的優化和重構。其將通過對安全技術服務輕量化、敏捷化、精細化和智能化等方面的提升，保障雲基礎設施的原生安全，並形成更強的安全能力。

其基本特徵包括全鏈路的DevSecOps安全管理，一體化精細化的身份與許可權管控、平台化的縱深防禦體系，以及實時化、綜合化的可視、可管、可控體系。從管理、運營和用戶這三大視角出發，雲原生安全主要存在以下三方面價值：全鏈路風險可視可控、基礎設施安全運營閉環高效和雲上客戶資產全面保障。

雖然目前雲原生安全在實踐過程中也面臨著種種困難，但相信在不久的未來，雲原生安全將會更好地適應多雲架構，幫助客戶構建覆蓋混合架構、全鏈路、動態精準的安全防護體系。

趨勢五：軟硬融合雲計算體系架構

基於數據量爆髮式增長帶來的處理需求，以及企業在數據密集型計算上擁有的應用場景，傳統CPU體系架構需要向軟硬一體化方向邁進。

回首過去，雲計算的體系架構發展已經歷經了三個階段，解決了大算力和超高並發問題。正處於第三階段的雲計算，引入了專用硬體，形成了軟硬一體化的虛擬化架構，實現了全面硬體加速。

目前，以雲基礎設施處理器（CIPU）為核心的雲計算體系架構，已經在工程上實現了如下突破。首先是底層硬體結構的融合，其次是在全鏈路硬體加速的基礎上實現了eRDMA，最後是CIPU 和伺服器達成系統組合。

未來，雲計算將向以CIPU為中心的全新體系架構深度演進，雲上的函數計算、容器服務、資料庫服務等雲服務，也將全面被CIPU加速。

趨勢六：端網融合的可預期網路

以連接為本質的網路，一直以來追求高帶寬、低時延、高穩定性和少抖動的目標。在大算力需求的驅動下，「可預期的」高性能網路架構出現，給傳統基於「儘力而為」的網路體系帶來了新挑戰。

可預期網路是由雲計算定義，伺服器端側和網路協同的高性能網路互聯繫統。其以大算力為基本出發點，把端網融合作為實現方式，能夠大幅提升分散式並行計算的網路通信效率，構建高效的算力資源池，實現雲上大算力的彈性供給，並對產業鏈上下游、晶元技術的演進產生深遠影響。

數字化社會下的算力普惠發展，將不斷推動數據中心網路向高性能、資源池化的雲計算方向發展，網路可預期技術也將在未來2-3年內發生顛覆變化，並逐漸成為主流的技術趨勢。

趨勢七：雙引擎智能決策

近年來，企業逐漸面臨著錯綜複雜、動態變化的外部環境，需要具備快速精準制定經營決策的能力。但是，經典決策優化存在的種種局限性越發明顯，不能很好地解決問題。因此，學術界和產業界開始探索構建數學模型與數據模型雙引擎新型智能決策體系，嘗試用雙引擎方式在動態變化中快速找到最優解。

電力調度場景是其中最為典型的場景。具體而言，雙引擎智能決策深度耦合機器學習與底層優化技術，能在滿足各類安全約束條件的情況下，提高計算效率至10倍以上，實現秒級調度優化，突破新型電力系統電網調度追風、逐日決策的性能瓶頸。

未來，雙引擎智能決策還將進一步拓展應用場景，在大規模實時電力調度、港口吞吐量優化、機場停機安排、製造工藝優化等眾多決策優化場景下推進全局實時動態資源配置優化。

趨勢八：計算光學成像

建立在幾何光學基礎上的傳統光學成像，已在硬體功能、成像性能等方面走向物理極限，無法滿足眾多領域的應用需求。而信息技術的蓬勃發展，使得計算光學成像備受關注。

作為一個新興的多學科交叉領域，計算光學成像以具體應用任務為準則，通過多維度獲取或編碼光場信息為感測器設計遠超人眼的感知新範式；同時，結合數學和信號處理知識，深度挖掘光場信息，突破傳統光學成像極限。

目前，該技術正處於高速發展的階段，已取得了不少優異的研究成果，也在手機攝像、醫療、無人駕駛等領域獲得了應用。未來，計算光學成像有望進一步顛覆傳統成像體系，帶來更具創造力和想像力的應用，如無透鏡成像、非視域成像等。

趨勢九：大規模城市數字孿生

城市數字孿生自2017年被提出後獲得了廣泛認可，成為城市精細化治理的新方法。其以城市為對象，在數字世界建設與物理世界1:1的數字映射，並通過數字映射進行多學科機理與模擬推演，實現與物理世界的實時雙向同步。

目前，包括精準映射、生成渲染、模擬推演等在內的城市數字孿生關鍵技術已經實現了關鍵突破，分別實現了大規模的動態感知映射、在線實時渲染和聯合模擬推演。但是，該技術也面臨一個關鍵問題，即城市級大規模對象實體孿生和業務流程孿生的城市孿生體還未完成最終搭建。

基於需求的牽引和技術的推動，大規模城市數字孿生已經在交通治理、災害防控、雙碳管理等方面獲得應用。未來，其將在大規模特徵的基礎上，向立體化、無人化、全局化方向演進。

趨勢十：生成式 AI

生成式AI是通過對各種機器學習演算法的使用，從數據中學習要素，完成全新的文本、音頻或圖像等內容創建的技術。它使人工智慧的價值得以擴展到「創造」上。

過去一年間，該技術的進展主要體現在三大領域，分別是圖像生成領域的以DALL·E-2、Stable Diffusion為代表的來自擴散模型的應用，自然語言處理領域的基於GPT3.5的ChatGPT的應用，以及代碼生成領域的代碼生成系統 AlphaCode 和 Copilot的應用。其通常被用於產品原型或初稿的生成，涵蓋圖文創作、代碼生成、廣告等應用場景。

不遠的未來，生成式 AI將朝向技術產品化方向發展，其內容創造力也將達到人類水平。而生成模型也會在交互能力、安全可信、認知智能等方面取得重要進展，並發揮輔助人類完成創造性工作的作用。

聚焦產業化：基於論文、專利數據分析，以專家訪談與行業洞察為依據

在遴選科技趨勢的過程中，達摩院始終堅持數據分析與廣泛調研的結合，延續「定量發散，定性收斂」的分析方法，對計算、通信、安全、應用等領域進行全面分析。

在定量發散階段，基於論文與專利數量，篩選那些備受關注的細分技術領域。在定性收斂階段，基於近百位專家的經驗觀點，通過交叉驗證和深入挖掘，形成對趨勢的主要判斷。

在這之中，如何更好地權衡科學和技術，也成為了需要深入思考的根本命題。達摩院2023十大科技趨勢項目成員秦鍚認為：「判斷科學理論能否形成技術產業，需要經過技術、產業和市場這三個重大關口考驗。技術本身有沒有量級提升？產業能否形成完整的上下游生態？消費者能否接受技術？這三方面都會成為我們的參考依據。」

五年的發展和變遷，既有不變，也有變化。對於達摩院而言，依然繼續站在產業角度評估和預測今年的十大科技趨勢，但也有與往年不同的地方。

首先，其本著回歸本質的初心，從信息科技（IT）到通訊科技（CT）的基礎領域出發，嚮應用和安全兩個橫向領域延伸。

其次，在專家判斷前沿技術方向的基礎上，採用定量和定性的方法進行科學總結，展示出每一個年度趨勢下不同的技術路線。

「從前沿到產業，再回歸學術，可以更明確地判斷出趨勢的走向，這也是我們今年在研究方面與以往相比體現出的不同。」秦鍚說。

在達摩院看來，科技進步與產業應用雙輪驅動的融合創新，已經成為不可逆轉的宏大趨勢。

概括來說，交叉融合將成為2023科技趨勢的關鍵辭彙。同時，信息與通信技術領域的裂變發展，也給未來科技產業的革新注入了全新動力。