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2021年科技发展趋势

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【来源】: 美国未来今日研究所
【时间】: 2021-06-01
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3月16日,美国未来今日研究所发布《2021年科技趋势报告》,分析了12个领域近500项科技发展趋势,阐述了各领域科技趋势与未来政治、经济、社会、军事、商业等方面的联系,指出未来世界将深受人工智能、5G、区块链等技术的影响。
报告共504页,是未来今日研究所发布的第14份科技趋势年度报告,涉及的12个领域分别为:①人工智能;②识别技术与信用评分技术;③新“实境”技术、合成媒体、新闻与信息;④工作、文化与娱乐;⑤医疗保健与可穿戴设备;⑥智能家居与电子消费品;⑦政策与政府;⑧隐私与安全;⑨区块链、金融科技与加密技术;⑩5G、机器人与交通;?能源、气候与太空;?合成生物学、生物技术与农业。报告主要内容编译如下。
一、人工智能
基本情况 人工智能研究领域包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和“专家系统”等,可实现的功能包括感知、学习、创新、推理、预测、文本理解等。人工智能已在大多数行业得到广泛应用,如解决业务问题、检测欺诈行为、提高作物产量、管理供应链、推广产品等。近年来,商业需求的大幅增加、数据的爆炸式增长、技术的突破性发展,以及计算与存储能力的快速改进,都在推动人工智能的进步。
未来趋势 ①自然语言处理技术将受到高度关注,其投资力度和发展速度将大幅提升。②无代码或低代码系统将催生新的企业运行模式。③亚马逊网络服务、微软云计算服务和谷歌云的无代码或低代码服务将渗透到日常生活中,消费者可创建自己的人工智能应用程序。④各大互联网公司将大力推进人工智能云共享技术的发展。⑤人工智能行业仍将以闭源模式运行,行业内部的代码透明性和可再现性较低。⑥自然语言处理算法将用于研究病毒基因突变原理。⑦新冠疫情推进了人工智能在药物研发中的应用,人工智能研发药物将在日本进行首次试验。⑧人工智能将在合成生物学、遗传学、医学影像学、疾病传播预测、疾病康复等方面发挥关键作用。⑨人工智能神经植入技术将应用于人造神经系统。⑩衡量人工智能语言能力的“超级胶水”(SuperGlue)算法将在2021年底被取代。?部分国家将在2021~2022年推出国家人工智能战略。?未来战争将是一场基于数据和算法的“代码战”。?2021~2027年,全球人工智能市场预计将以42.2%的年复合增长率增长。
二、识别技术与信用评分技术
基本情况 识别技术:该类技术可帮助企业了解消费者偏好,制定个性化服务;协助执法机构追踪罪犯,并防止其再次犯罪;帮助警察调查网络诈骗案件;辅助基因组测序工作等。信用评分技术:这是为保障金融安全而创建的一种人身金融权限评估技术,可根据客户信用资料得到不同等级的信用分数,从而决定客户可以持有的金额权限,以保证贷款等业务的安全性。随着贷款、信用卡在现代社会发挥日益重要的作用,信用评分技术前景不可估量。
未来趋势 ①匿名技术将消失。②语音识别技术可以通过声音识别人们在设备上输入的内容。③面部识别系统可以自动识别人类、宠物,甚至卡通人物。④计算摄影技术可改变照片的构图与视角,并无缝移除或添加内容。⑤新冠疫情将加速基因数据库的普及。⑥声纹识别技术将帮助执法机构追踪罪犯。⑦反识别技术将快速发展,如可穿戴面部投影仪(用于欺骗智能识别设备)。⑧人工智能系统将利用大数据对每个人进行信用评分。
三、新“实境”技术、合成媒体、新闻与信息
基本情况 新“实境”技术:智能眼镜、游戏引擎、自然语言处理与生成、自由视角视频和触觉反馈等技术的出现,使增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、混合现实(MR)、扩展现实(XR)、削弱现实(DR)等“实境”技术得到进一步发展,并将催生更多新“实境”技术。合成媒体:合成媒体由音频、视频、深度伪造、虚拟人物和环境等组成,将推动未来扩展现实技术的发展。新闻与信息:随着5G技术的兴起,媒体将更好、更快地为公众提供所需新闻服务,并帮助他们验证信息的准确性。
未来趋势 ①随着当前各种数字化“实境”技术的发展和新“实境”技术的出现,虚拟现实技术将逐渐完善。②削弱现实是增强现实的一种新技术,旨在移除环境中的现有元素,而非引入新的数字元素。③手持设备将向头戴设备转化。④随着互联网、5G和智能眼镜等技术的发展,虚拟现实设备将走入公众生活。⑤自然语言处理与生成技术和情感识别技术将快速发展。⑥未来10年,增强现实和虚拟现实领域的市场总额将高达数千亿美元。⑦合成媒体将成为扩展现实领域中不可或缺的一部分,也将被不法分子用于传播虚假信息。⑧随着订阅经济的成熟以及用户之争加剧,新闻媒体正面临远远超出其行业范围的竞争压力。
四、办公、文化与娱乐
基本情况 办公:新冠疫情推动了世界各国远程办公的发展。脸书、推特等公司已承诺,即使在疫情解禁之后,也允许员工远程办公。文化:随着发达国家越来越多的人口在虚拟世界(如网络游戏)中塑造个人形象,虚拟服装市场前景广阔。娱乐:新冠疫情期间,电子游戏产业得到快速发展。
未来趋势 ①硅谷科技人才将逐渐向美国其他地区转移。②新冠疫情将数字化转型的时间从十年压缩至几个月。③虚拟服装进入主流市场,2021年将推出电子服装。④随着电竞行业的发展,部分高校将开设电竞专业。⑤生物黑客将利用基因组测序技术来控制身体状况。⑥数字化高科技产品市场将持续增长。
五、医疗保健与可穿戴设备
基本情况 医疗保健:新冠疫情加速了远程医疗的发展,医疗保健将是科技巨头的下一个竞争领域,亚马逊、谷歌、苹果和脸书都在积极布局。可穿戴设备:携带设备将逐渐向可穿戴设备转变,5G网络将推动可穿戴设备进入全球主流市场。
未来趋势 ①新冠疫情将推动医疗保健领域的数字化转型工作。②近几年,智能健身设备陆续推出,新冠疫情将持续推动该市场的发展。③美国正在开发电子游戏来治疗某些病症,一些处方级游戏已得到美国食品与药物管理局的批准。④睡眠辅助技术正在快速发展,到2026年市场规模可能超过300亿美元。⑤2021年,脸书和苹果公司或将推出智能眼镜。

六、智能家居与电子消费品
基本情况 智能家居:智能家居具有实时感知和温度、声音、光线调节等功能,受居家办公、学习、锻炼等需求的推动,该行业正在快速发展。电子消费品:折叠屏正成为一种趋势,将改变许多电子消费品的外形。
未来趋势 ①智能家居网络将随着综合布线技术、集成技术、通信技术、自控技术的发展而不断改进。②人工智能将监测并减少智能家居的碳排放量。③谷歌、亚马逊和苹果公司是智能家居的主要开发商,但他们的操作系统互不兼容。④折叠屏手机近两年已从概念走向量产,2021年将进入爆发期。
七、政策与政府
基本情况 美国政府促进公司之间的公平竞争,以保障消费者权益,并提出拆分苹果、脸书、谷歌和亚马逊等大型科技公司。2021年,各州政府正采取行动对美国科技巨头提起反垄断诉讼。
未来趋势 ①拜登政府将采取措施限制科技巨头的影响力,包括针对科技巨头发起一系列诉讼,任命知名科学家担任政府要职,将科学技术政策办公室主任提升为内阁级职位。②美国科技巨头将纷纷成立地缘政治部门。③新冠疫情加速了世界各国政府的数字化转型,将推进在线政务服务的实施,并促使政府保障公民基本收入。④后疫情时代,各国将推出“疫苗护照”,以重振旅游业。
八、隐私与安全
基本情况 现代社会经济依赖于数据的挖掘、提炼和利用。数据是公司最重要的资产之一,如何有效收集、清除、共享和存储数据至关重要。从知名社交媒体账户泄露到现代史上最严重的网络攻击,2020年是有史以来数据安全事故最严重的一年。信息安全部门在应对现有问题的同时,还须预测即将到来的安全挑战。据美国战略与国际问题研究中心统计,2020年网络攻击给全球经济造成的损失约为4450亿美元,几乎占全球收入的1%。
未来趋势 ①新冠疫情加速了生物数据采集系统的应用。②家庭网络安全性较低,居家办公使网络诈骗与攻击事件急剧增加。③黑客将加大对知识产权(商业通信、疫苗编码、DNA记录等)的攻击。④2021年,网络安全风险重点指向政府机构、军工企业,以及医疗保健、制药、零售、先进材料与制造等领域。
九、区块链、金融科技与加密技术
基本情况 多国央行正在发行名为“国家数字货币”或“中央银行数字货币”的区块链代币。科技公司正在利用应用程序接口和数字基础设施,提供无缝互联的金融服务。银行和保险公司正在使用人工智能系统来自动化管控信用风险,并利用加密算法来实现个人之间直接进行金融交易。
未来趋势 ①金融机构将提供去中心化金融服务。②全球40多个国家正在试行主权数字货币。③环境、社会与公司治理(ESG)需求将推动区块链的发展。④金融系统的数字化将增加对现代化安全交易结算系统的需求。⑤货币加密技术将推进金融机构创新。
十、5G、机器人技术与交通
基本情况 5G可更快地传输数据且耗电较少,把传输延迟从30毫秒缩短到1毫秒。实现网络设备之间的瞬时连接,将给远程医疗、机器人辅助手术、自动驾驶汽车、游戏和流媒体等领域带来巨大的发展机遇。云机器人技术可为机器人提供共享数据和代码,并提供远程指挥控制服务。随着共享单车和汽车拼车服务的普及,交通运输正在向“按量付费”的商业模式发展。
未来趋势 ①6G将成为继5G后的第6代广域无线技术。②未来传输延迟将降至1毫秒之内。③数百万“机器人即服务”项目将在未来5年内启动,并带来数十亿美元收益。④柔性机器人肌肉技术将使机器人具备“出汗”功能,实现体内自主温度调节。⑤一些国家政府将考虑授予尖端机器人“电子人”的法律地位。⑥新能源汽车将推动新商业模式的发展,美国加州到2035年将逐步停止销售燃油汽车。
十一、能源、气候与太空
基本情况 各国正大力进行创新能源研究,如太阳能、氢能、核能等。气候变化将极大地改变人类生活,扰乱全球粮食供应链,并威胁人类健康。2020年数据显示,全球已经发布的星座计划超过28个,计划发射的卫星数量超过2万颗。未来趋势 ①未来10年,研究人员将设计出核聚变反应堆原型。②氢能将使世界大部分地区摆脱碳基能源。③一些国家将推出绿色能源方案,开启新的商机。④拜登政府将在能源、气候和可持续发展政策上做出改变。⑤许多初创企业将采取措施应对气候变暖。⑥当前太空产业价值约为3300亿美元,到2026年可能翻一番。无数商业项目将从太空产业中诞生并受益。
十二、合成生物学、生物技术与农业
基本情况 合成生物学是一个相对较新的交叉科学领域,结合了工程、设计、计算机科学与生物学,可将“基因”连接成网络,让细胞来完成研究人员设计的各种任务。过去10年内,合成生物初创企业的投资约260亿美元,到2031年可产生4万亿美元的收益。到2050年,农业产量需提高70%才能满足全球粮食需求。新一代农业科技初创企业应运而生,微软和亚马逊等大型科技公司也启动了新项一、人工智能
基本情况 人工智能研究领域包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和“专家系统”等,可实现的功能包括感知、学习、创新、推理、预测、文本理解等。人工智能已在大多数行业得到广泛应用,如解决业务问题、检测欺诈行为、提高作物产量、管理供应链、推广产品等。近年来,商业需求的大幅增加、数据的爆炸式增长、技术的突破性发展,以及计算与存储能力的快速改进,都在推动人工智能的进步。

未来趋势 ①自然语言处理技术将受到高度关注,其投资力度和发展速度将大幅提升。②无代码或低代码系统将催生新的企业运行模式。③亚马逊网络服务、微软云计算服务和谷歌云的无代码或低代码服务将渗透到日常生活中,消费者可创建自己的人工智能应用程序。④各大互联网公司将大力推进人工智能云共享技术的发展。⑤人工智能行业仍将以闭源模式运行,行业内部的代码透明性和可再现性较低。⑥自然语言处理算法将用于研究病毒基因突变原理。⑦新冠疫情推进了人工智能在药物研发中的应用,人工智能研发药物将在日本进行首次试验。⑧人工智能将在合成生物学、遗传学、医学影像学、疾病传播预测、疾病康复等方面发挥关键作用。⑨人工智能神经植入技术将应用于人造神经系统。⑩衡量人工智能语言能力的“超级胶水”(SuperGlue)算法将在2021年底被取代。?部分国家将在2021~2022年推出国家人工智能战略。?未来战争将是一场基于数据和算法的“代码战”。?2021~2027年,全球人工智能市场预计将以42.2%的年复合增长率增长。
二、识别技术与信用评分技术
基本情况 识别技术:该类技术可帮助企业了解消费者偏好,制定个性化服务;协助执法机构追踪罪犯,并防止其再次犯罪;帮助警察调查网络诈骗案件;辅助基因组测序工作等。信用评分技术:这是为保障金融安全而创建的一种人身金融权限评估技术,可根据客户信用资料得到不同等级的信用分数,从而决定客户可以持有的金额权限,以保证贷款等业务的安全性。随着贷款、信用卡在现代社会发挥日益重要的作用,信用评分技术前景不可估量。
未来趋势 ①匿名技术将消失。②语音识别技术可以通过声音识别人们在设备上输入的内容。③面部识别系统可以自动识别人类、宠物,甚至卡通人物。④计算摄影技术可改变照片的构图与视角,并无缝移除或添加内容。⑤新冠疫情将加速基因数据库的普及。⑥声纹识别技术将帮助执法机构追踪罪犯。⑦反识别技术将快速发展,如可穿戴面部投影仪(用于欺骗智能识别设备)。⑧人工智能系统将利用大数据对每个人进行信用评分。
三、新“实境”技术、合成媒体、新闻与信息
基本情况 新“实境”技术:智能眼镜、游戏引擎、自然语言处理与生成、自由视角视频和触觉反馈等技术的出现,使增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、混合现实(MR)、扩展现实(XR)、削弱现实(DR)等“实境”技术得到进一步发展,并将催生更多新“实境”技术。合成媒体:合成媒体由音频、视频、深度伪造、虚拟人物和环境等组成,将推动未来扩展现实技术的发展。新闻与信息:随着5G技术的兴起,媒体将更好、更快地为公众提供所需新闻服务,并帮助他们验证信息的准确性。

未来趋势 ①随着当前各种数字化“实境”技术的发展和新“实境”技术的出现,虚拟现实技术将逐渐完善。②削弱现实是增强现实的一种新技术,旨在移除环境中的现有元素,而非引入新的数字元素。③手持设备将向头戴设备转化。④随着互联网、5G和智能眼镜等技术的发展,虚拟现实设备将走入公众生活。⑤自然语言处理与生成技术和情感识别技术将快速发展。⑥未来10年,增强现实和虚拟现实领域的市场总额将高达数千亿美元。⑦合成媒体将成为扩展现实领域中不可或缺的一部分,也将被不法分子用于传播虚假信息。⑧随着订阅经济的成熟以及用户之争加剧,新闻媒体正面临远远超出其行业范围的竞争压力。
四、办公、文化与娱乐
基本情况 办公:新冠疫情推动了世界各国远程办公的发展。脸书、推特等公司已承诺,即使在疫情解禁之后,也允许员工远程办公。文化:随着发达国家越来越多的人口在虚拟世界(如网络游戏)中塑造个人形象,虚拟服装市场前景广阔。娱乐:新冠疫情期间,电子游戏产业得到快速发展。
未来趋势 ①硅谷科技人才将逐渐向美国其他地区转移。②新冠疫情将数字化转型的时间从十年压缩至几个月。③虚拟服装进入主流市场,2021年将推出电子服装。④随着电竞行业的发展,部分高校将开设电竞专业。⑤生物黑客将利用基因组测序技术来控制身体状况。⑥数字化高科技产品市场将持续增长。
五、医疗保健与可穿戴设备
基本情况 医疗保健:新冠疫情加速了远程医疗的发展,医疗保健将是科技巨头的下一个竞争领域,亚马逊、谷歌、苹果和脸书都在积极布局。可穿戴设备:携带设备将逐渐向可穿戴设备转变,5G网络将推动可穿戴设备进入全球主流市场。
未来趋势 ①新冠疫情将推动医疗保健领域的数字化转型工作。②近几年,智能健身设备陆续推出,新冠疫情将持续推动该市场的发展。③美国正在开发电子游戏来治疗某些病症,一些处方级游戏已得到美国食品与药物管理局的批准。④睡眠辅助技术正在快速发展,到2026年市场规模可能超过300亿美元。⑤2021年,脸书和苹果公司或将推出智能眼镜。
六、智能家居与电子消费品
基本情况 智能家居:智能家居具有实时感知和温度、声音、光线调节等功能,受居家办公、学习、锻炼等需求的推动,该行业正在快速发展。电子消费品:折叠屏正成为一种趋势,将改变许多电子消费品的外形。
未来趋势 ①智能家居网络将随着综合布线技术、集成技术、通信技术、自控技术的发展而不断改进。②人工智能将监测并减少智能家居的碳排放量。③谷歌、亚马逊和苹果公司是智能家居的主要开发商,但他们的操作系统互不兼容。④折叠屏手机近两年已从概念走向量产,2021年将进入爆发期。
七、政策与政府
基本情况 美国政府促进公司之间的公平竞争,以保障消费者权益,并提出拆分苹果、脸书、谷歌和亚马逊等大型科技公司。2021年,各州政府正采取行动对美国科技巨头提起反垄断诉讼。
未来趋势 ①拜登政府将采取措施限制科技巨头的影响力,包括针对科技巨头发起一系列诉讼,任命知名科学家担任政府要职,将科学技术政策办公室主任提升为内阁级职位。②美国科技巨头将纷纷成立地缘政治部门。③新冠疫情加速了世界各国政府的数字化转型,将推进在线政务服务的实施,并促使政府保障公民基本收入。④后疫情时代,各国将推出“疫苗护照”,以重振旅游业。
八、隐私与安全
基本情况 现代社会经济依赖于数据的挖掘、提炼和利用。数据是公司最重要的资产之一,如何有效收集、清除、共享和存储数据至关重要。从知名社交媒体账户泄露到现代史上最严重的网络攻击,2020年是有史以来数据安全事故最严重的一年。信息安全部门在应对现有问题的同时,还须预测即将到来的安全挑战。据美国战略与国际问题研究中心统计,2020年网络攻击给全球经济造成的损失约为4450亿美元,几乎占全球收入的1%。
未来趋势 ①新冠疫情加速了生物数据采集系统的应用。②家庭网络安全性较低,居家办公使网络诈骗与攻击事件急剧增加。③黑客将加大对知识产权(商业通信、疫苗编码、DNA记录等)的攻击。④2021年,网络安全风险重点指向政府机构、军工企业,以及医疗保健、制药、零售、先进材料与制造等领域。
九、区块链、金融科技与加密技术
基本情况 多国央行正在发行名为“国家数字货币”或“中央银行数字货币”的区块链代币。科技公司正在利用应用程序接口和数字基础设施,提供无缝互联的金融服务。银行和保险公司正在使用人工智能系统来自动化管控信用风险,并利用加密算法来实现个人之间直接进行金融交易。
未来趋势 ①金融机构将提供去中心化金融服务。②全球40多个国家正在试行主权数字货币。③环境、社会与公司治理(ESG)需求将推动区块链的发展。④金融系统的数字化将增加对现代化安全交易结算系统的需求。⑤货币加密技术将推进金融机构创新。
十、5G、机器人技术与交通
基本情况 5G可更快地传输数据且耗电较少,把传输延迟从30毫秒缩短到1毫秒。实现网络设备之间的瞬时连接,将给远程医疗、机器人辅助手术、自动驾驶汽车、游戏和流媒体等领域带来巨大的发展机遇。云机器人技术可为机器人提供共享数据和代码,并提供远程指挥控制服务。随着共享单车和汽车拼车服务的普及,交通运输正在向“按量付费”的商业模式发展。
未来趋势 ①6G将成为继5G后的第6代广域无线技术。②未来传输延迟将降至1毫秒之内。③数百万“机器人即服务”项目将在未来5年内启动,并带来数十亿美元收益。④柔性机器人肌肉技术将使机器人具备“出汗”功能,实现体内自主温度调节。⑤一些国家政府将考虑授予尖端机器人“电子人”的法律地位。⑥新能源汽车将推动新商业模式的发展,美国加州到2035年将逐步停止销售燃油汽车。
十一、能源、气候与太空
基本情况 各国正大力进行创新能源研究,如太阳能、氢能、核能等。气候变化将极大地改变人类生活,扰乱全球粮食供应链,并威胁人类健康。2020年数据显示,全球已经发布的星座计划超过28个,计划发射的卫星数量超过2万颗。
未来趋势 ①未来10年,研究人员将设计出核聚变反应堆原型。②氢能将使世界大部分地区摆脱碳基能源。③一些国家将推出绿色能源方案,开启新的商机。④拜登政府将在能源、气候和可持续发展政策上做出改变。⑤许多初创企业将采取措施应对气候变暖。⑥当前太空产业价值约为3300亿美元,到2026年可能翻一番。无数商业项目将从太空产业中诞生并受益。
十二、合成生物学、生物技术与农业
基本情况 合成生物学是一个相对较新的交叉科学领域,结合了工程、设计、计算机科学与生物学,可将“基因”连接成网络,让细胞来完成研究人员设计的各种任务。过去10年内,合成生物初创企业的投资约260亿美元,到2031年可产生4万亿美元的收益。到2050年,农业产量需提高70%才能满足全球粮食需求。新一代农业科技初创企业应运而生,微软和亚马逊等大型科技公司也启动了新项目来支持高科技农场。
未来趋势 ①到2025年,人类基因组数据存储空间可能会耗尽。②研究人员正在利用神经网络开发人造基因组。③CRISPR(基因组编辑)技术将革新癌症治疗方法,防止疾病传播,并解决全球饥荒问题。④室内垂直农场将比传统农场提升10~20倍产量,且更加环保。⑤到2023年,昆虫蛋白市场的规模可能超过10亿美元。