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2022年，世界仍在不確定中砥礪前行，而科技創(chuàng)新沒(méi)有慢下腳步。近日，智慧芽旗下智慧芽創(chuàng)新研究中心發(fā)布《以不息為體，以創(chuàng)新為道——2022年度全球十大技術(shù)關(guān)鍵詞》。
其中隱私計(jì)算、數(shù)字孿生、納米酶、鈉離子電池、換電站、硅光芯片、石墨炔、腦機(jī)接口、量子通信、合成生物成為2022年度全球十大技術(shù)關(guān)鍵詞。
在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)的隱私安全正成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。隱私計(jì)算技術(shù)通過(guò)對(duì)所涉及的隱私信息進(jìn)行描述、度量、評(píng)價(jià)和融合等操作，讓多個(gè)數(shù)據(jù)持有方在互相不信任的前提下完成聯(lián)合計(jì)算，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)“可用、不可見(jiàn)”的目的，有望成為大數(shù)據(jù)時(shí)代的下一代基礎(chǔ)設(shè)施。2022年隱私計(jì)算領(lǐng)域的科技創(chuàng)新呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全年共產(chǎn)生了455項(xiàng)技術(shù)成果，相較2021年同比增長(zhǎng)了309.9%。“隱私計(jì)算+區(qū)塊鏈”的應(yīng)用結(jié)合是2022年隱私計(jì)算領(lǐng)域的最主要研發(fā)方向。作為一項(xiàng)保障數(shù)據(jù)安全的應(yīng)用型技術(shù)，隱私計(jì)算的前20位技術(shù)貢獻(xiàn)者都是公司，包括支付寶、螞蟻等全球知名的第三方支付平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)公司。在過(guò)去的一年里，來(lái)自中國(guó)深圳的致星科技在隱私計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新速度極快，專利申請(qǐng)量同比增長(zhǎng)400%，高于整個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新增速，已成為目前隱私計(jì)算最主要的技術(shù)貢獻(xiàn)者。數(shù)字孿生是一種將現(xiàn)實(shí)實(shí)體映射在虛擬空間，從而對(duì)現(xiàn)實(shí)實(shí)體進(jìn)行全生命周期監(jiān)控和干預(yù)的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在飛機(jī)、軌道交通、汽車、電力、建筑等大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目或大型高端設(shè)備制造中，因此被定義為引領(lǐng)第四次工業(yè)革命的先進(jìn)技術(shù)。在過(guò)去的2022年里，數(shù)字孿生領(lǐng)域快速涌現(xiàn)了3255項(xiàng)技術(shù)成果，同比增速高達(dá)205.3%。德國(guó)的西門子連續(xù)兩年成為全球數(shù)字孿生領(lǐng)域最主要的技術(shù)貢獻(xiàn)者。而中國(guó)的大型電力央企國(guó)家電網(wǎng)和來(lái)自美國(guó)的全球IT巨頭IBM則是在過(guò)去的一年里實(shí)現(xiàn)了快速的技術(shù)趕超，一方面說(shuō)明了電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)施是數(shù)字孿生在2022年最主要的應(yīng)用場(chǎng)景，另一方面也印證了模型構(gòu)建、仿真模擬是2022年數(shù)字孿生主要突破的技術(shù)方向。自2007年中國(guó)科學(xué)家閻錫蘊(yùn)院士首次發(fā)現(xiàn)Fe3O4納米顆粒具有類過(guò)氧化物酶活性以來(lái)，成百上千種不同的納米酶材料被相繼開(kāi)發(fā)出來(lái)，取代天然酶在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境工程、檢測(cè)傳感等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，在納米技術(shù)、生物技術(shù)、催化科學(xué)、計(jì)算設(shè)計(jì)和理論計(jì)算的爆炸式發(fā)展下，納米酶的研究創(chuàng)新取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。2022年全球共有351項(xiàng)與納米酶密切相關(guān)的技術(shù)成果產(chǎn)生，同比增長(zhǎng)了137.8%。值得關(guān)注的是，2022年中國(guó)在納米酶領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新力度進(jìn)一步加大，與2021年相比，專利申請(qǐng)量同比增長(zhǎng)了約130%，是全球納米酶技術(shù)貢獻(xiàn)度最大的國(guó)家。中國(guó)科研創(chuàng)新界實(shí)現(xiàn)了在自己開(kāi)創(chuàng)的領(lǐng)域里領(lǐng)跑全球的目標(biāo)。鈉離子電池是新能源領(lǐng)域的前沿方向，是在鋰離子電池面臨資源限制的現(xiàn)實(shí)下，探索的替代解決方案之一。2022年，在經(jīng)歷過(guò)2020-2021年的研發(fā)低谷后，鈉離子電池領(lǐng)域技術(shù)形成爆發(fā)式增長(zhǎng)，相關(guān)技術(shù)成果達(dá)到2073項(xiàng)，同比增速高達(dá)134.5%，表現(xiàn)出強(qiáng)有力的沖勁。其中，中國(guó)始終是鈉離子電池的絕對(duì)引領(lǐng)者，來(lái)自中國(guó)企業(yè)和機(jī)構(gòu)的相關(guān)專利占比高達(dá)95.7%。相較于此前的實(shí)驗(yàn)室研究階段，2022年，企業(yè)開(kāi)始掌握主動(dòng)，全球動(dòng)力電池巨頭寧德時(shí)代及其旗下邦普循環(huán)全年共完成160族專利申請(qǐng)，超越所有高校、成為當(dāng)年技術(shù)產(chǎn)出最高者，而億緯鋰能、中比動(dòng)力、蜂巢能源也都加速入局，在2022年形成近20族專利申請(qǐng)。至少一小時(shí)起步的充電時(shí)長(zhǎng)給新能源電動(dòng)汽車的出行使用帶來(lái)了諸多不便，因此換電模式作為另一種新能源電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航問(wèn)題的解決手段，因其短至3-5分鐘的換電時(shí)長(zhǎng)受到了人們的重點(diǎn)關(guān)注，有望成為新能源和電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)關(guān)鍵點(diǎn)。2022年換電站領(lǐng)域共產(chǎn)生了2295項(xiàng)技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)了96.8%的同比增長(zhǎng)。其中，換電站建設(shè) 、電池包 、換電設(shè)備是全年研發(fā)活躍度最高的三個(gè)細(xì)分方向延續(xù)了2021年的研發(fā)熱點(diǎn)。2022年中國(guó)在換電站領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步加強(qiáng)，占全球相關(guān)專利申請(qǐng)的96%，與2021年相比提升了近4個(gè)百分點(diǎn) 。硅光芯片用光子代替電子作為傳輸介質(zhì)，通信速度提升至千倍，被認(rèn)為是半導(dǎo)體行業(yè)繞過(guò)摩爾定律極限的熱門PLAN B。目前，硅光芯片正處于產(chǎn)業(yè)化的初期，科技研發(fā)力量集中在產(chǎn)業(yè)界。在過(guò)去一年里，全球科技創(chuàng)新企業(yè)共同構(gòu)建起976件硅光芯片相關(guān)技術(shù)成果，同比2021年增長(zhǎng)高達(dá)81.4%。從創(chuàng)新主體看，來(lái)自中國(guó)的海信寬帶仍然是相關(guān)技術(shù)產(chǎn)出最多的企業(yè)，當(dāng)年申請(qǐng)高達(dá)89族專利，英特爾、思科、霍尼韋爾等歐美老牌芯片及科技巨頭也仍然占據(jù)主導(dǎo)，華為也位居前列。同時(shí)，2022年也涌現(xiàn)了更多趕超者，美國(guó)的格芯、中國(guó)的臺(tái)積電和聯(lián)合微電子，擠進(jìn)當(dāng)年專利申請(qǐng)前十。石墨炔被譽(yù)為最穩(wěn)定的人工合成的碳同素異形體，由于特殊的電子結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的半導(dǎo)體性能，在半導(dǎo)體、新能源、生命科學(xué)等領(lǐng)域都有革命性的應(yīng)用潛力，有望成為“下一代奇跡材料”。2022年，石墨炔領(lǐng)域形成相關(guān)技術(shù)成果265項(xiàng)，同比增速達(dá)到79.1%。自2010年中國(guó)科學(xué)家首次合成石墨炔以來(lái)，中國(guó)科研界持續(xù)引領(lǐng)這一前沿領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用落地，中科院是其中最重要推動(dòng)者，2022年相關(guān)專利申請(qǐng)占全部專利的5%。而在企業(yè)端，中國(guó)央企中石化和美國(guó)IT巨頭英特爾是最積極開(kāi)展相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備的企業(yè)，相關(guān)專利申請(qǐng)分別為35族和26族。此外，還有更多半導(dǎo)體和新能源相關(guān)公司也在試圖提前布局石墨炔，美國(guó)的美光科技，中國(guó)的華星光電、貝特瑞等公司均進(jìn)入石墨炔領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的TOP20。隨著元宇宙概念的爆火、腦科學(xué)研究的進(jìn)步、可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的多元化興起，神秘的腦機(jī)接口技術(shù)正從科幻電影的主角演變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)世界的工具，通過(guò)腦電波信號(hào)的采集、處理、輸出和執(zhí)行，幫助人類進(jìn)一步突破自身的物理極限。在過(guò)去的一年里，該領(lǐng)域共誕生了624項(xiàng)與腦機(jī)接口密切相關(guān)的技術(shù)成果，同比增長(zhǎng)了76.8%。然而，腦機(jī)接口技術(shù)的落地應(yīng)用程度當(dāng)前仍不足以助其登上各類現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的舞臺(tái)，Top20的專利申請(qǐng)人中僅有5家為公司主體，其中4家均來(lái)自中國(guó)，分別為武漢衷華腦機(jī)、上海腦虎科技、北京腦陸科技和山東海天智工，剩余1家為法國(guó)公司NextMind。來(lái)自中國(guó)武漢的衷華腦機(jī)在過(guò)去的2022年里腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展極快，成立僅1年就躍升為當(dāng)年Top3的相關(guān)技術(shù)貢獻(xiàn)者。量子通信是量子科技最熱門和最有前景的應(yīng)用領(lǐng)域之一，為通信提供了無(wú)法被竊聽(tīng)、被計(jì)算破解的絕對(duì)安全性保證，目前主要可分為基于量子糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)技術(shù)、基于量子疊加態(tài)的量子密鑰分發(fā)技術(shù)等。2022年全球共誕生了1207項(xiàng)與量子通信密切相關(guān)的技術(shù)成果，同比增長(zhǎng)72.4%。與2021年一樣，量子密鑰分發(fā)技術(shù)仍然是2022年量子通信領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新最為活躍的方向，占據(jù)了全年專利申請(qǐng)的三分之一，而量子隱形傳態(tài)技術(shù)還處于理論研究和實(shí)驗(yàn)探索階段。在上述成果中，中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)做出了較大的貢獻(xiàn)，三國(guó)申請(qǐng)的專利合計(jì)共占全球的85%。值得一提的是，2022年英國(guó)在量子通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了爆發(fā)式技術(shù)增長(zhǎng)，專利申請(qǐng)同比增長(zhǎng)145%，遠(yuǎn)超中國(guó)的54%和美國(guó)的45%。合成生物是生命科學(xué)的最新興分支和最前沿?zé)狳c(diǎn)，對(duì)生物采用有目標(biāo)的設(shè)計(jì)、改造乃至重新合成的顛覆性工程方法，如同制造工業(yè)品一樣，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和組裝生命體。伴隨科研熱潮和投資高漲，2022年，合成生物相關(guān)領(lǐng)域涌現(xiàn)506項(xiàng)技術(shù)成果，同比2021年增長(zhǎng)達(dá)到71.5%。目前，合成生物領(lǐng)域仍然還在商業(yè)化前期階段，科研機(jī)構(gòu)仍是技術(shù)產(chǎn)出的主要來(lái)源，美國(guó)的MIT和加州大學(xué)、中國(guó)的清華大學(xué)和中科院、日本的地球環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)(RITE)、法國(guó)的國(guó)家科學(xué)研究中心等全球各國(guó)領(lǐng)先科研院所參與技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，是最主要的研發(fā)貢獻(xiàn)者。與此同時(shí)，很多企業(yè)也開(kāi)始提前布局并形成成果：在歐洲，比利時(shí)領(lǐng)先生物技術(shù)公司Inbiose是過(guò)去一年里產(chǎn)出最多的企業(yè)，高達(dá)14族專利申請(qǐng)；在中國(guó)，森瑞斯、藍(lán)晶微生物、中科翎碳等新興科技公司開(kāi)始在農(nóng)業(yè)、材料、能源等應(yīng)用場(chǎng)景中形成技術(shù)沉淀。上述十大進(jìn)展最迅速的前沿技術(shù)領(lǐng)域，意味著可能有突破性的技術(shù)成果，也可能正深耕技術(shù)積累迭代而靜待一個(gè)飛躍。它們是過(guò)去這一年里人類社會(huì)所創(chuàng)造的最具成長(zhǎng)性的技術(shù)前沿，是無(wú)數(shù)科技創(chuàng)新主體凝心聚力鉆研變革的潛力方向。它們可能是全新的替代性材料、摸索中的跨越式技術(shù)路線、乃至顛覆性的全新方法論。
