数字技术的未来

好奇和探索-人类进步的阶梯。

19世纪的最后一天，世界上所有著名的物理学家齐聚一堂，为经典物理学画上了一个完美的句号，所以当时的话题就是如何消除这座经典物理学美丽建筑上的两朵乌云。这两种乌云中的第一种是经典物理学中已知的地球的空室中存在空气体，因为声音是通过空气体这一介质传播的。那么，宇宙中存在着什么样的介质可以让阳光通过真空照射到地球上呢？第二个乌云是，当人们做实验时，发现辐射能很可能是不连续的。

大家都知道后来的故事，科学家在好奇心的驱使下提出了各种看似荒谬的理论，比如玻尔令人震惊的玻尔模型，薛定谔的波动方程...在荒谬理论的迭代和互补下，第一片乌云诞生了相对论，第二片乌云诞生了量子物理。他们一起推翻了完美的经典物理学，构建了现在的信息时代。

2021年也是不平凡的一年。虽然其分量远不及“两朵乌云”，但在疫情的激烈催化剂下，人工智能、云原生等数字技术融合多技术、多行业、多产品，正在前所未有地渗透到医疗、自动驾驶、安全等经济社会的方方面面。那么近期有望落地的科技趋势是怎样的呢？

近日，“2022年数字技术十大前沿应用趋势”在腾讯科技创新周发布。通过采访重点领域科学探索奖获得者和业内权威专家，凝聚了IT重塑、智能世界、虚实共生与网络革命、数字结对、量子计算等数字技术十大前沿应用趋势。

数字技术正在体现未来的新动能。

在分析报告之前，要明白数字技术化身未来新动能的应用爆发不是单一技术的突破，而是多种技术逐渐增量和融合的结果。正如腾讯研究院院长小思在《科技换晚安》的“线下-线上-在场”主题演讲中所说:“元宇宙这样的概念本身就是一种渐进式的技术发展趋势，就像30年前我们谈信息高速公路，10年前谈移动互联网一样，概念本身叫什么并不重要，它只是一个巨大的技术应用和孵化池，任何单一技术的突破或炒作都不会成功。

例如，小思在演讲中表示，腾讯计划在深圳大铲湾的一个半岛上建设一个全新的未来总部——企鹅岛。在企鹅岛上，我们或许可以看到腾讯在智慧城市方面的积累和想法。

小思介绍说，企鹅岛的设计是在一个沙盒游戏中复制的。这个数字双胞胎一方面体现了游戏中积累的AI、guidelines等技术在建筑设计等场景中的应用；另一方面，在这种虚拟仿真环境中，可以以较低的成本验证一系列交通、能源等系统规划设计的合理性。

其实上一篇文章刚刚提到的数字孪生也是一个整合了各种数字技术的概念池。比如在数字孪生中，拟定一个真实的智慧城市的交通控制系统，让公共交通等红灯，自动避让，等人上下车，就像现实中一样。因此在数字双城中引入了自动驾驶模拟系统，而这个系统是基于游戏引擎，通过机器学习不断优化，让游戏中的车辆能够真实感知周围的环境，从而最大程度的还原现实。

也许我们已经逐渐进入了一个更加智能化的“现场办公”时代。在移动互联网之前，我们是线下办公，工作需要去真实的办公室，面对面的交流或者电话、邮件。移动互联网普及后，办公方式又在发生变化。特别是随着疫情的加速，人们可以基于腾讯会议、Zoom和舒菲等在线协作工具在线工作。随着XR、感知交互、虚拟仿真等技术的发展，“现场办公”未来可期。

存在感的时代已经不远了。例如，meta最近发布了Horizon Workrooms，这是一个VR虚拟办公室程序。用户可以使用Oculus这样的VR设备进入这个虚拟办公室进行互动工作，就像在真实的办公室工作一样。随着XR等技术和触觉手套等硬件技术的发展，越来越多的场景和公司将从线上时代步入现在的时代，即虚实共生。

在演讲中，小思还举了一个脑洞很大的例子——火星移民。如果未来人类“火星在场”，在派遣机器人到火星上远程建立基地之前，我们可能会先在虚拟世界中实现“火星”的在场，即建立一个火星的超级模拟模型，模拟各种可能的情况。

由此可见，无论是企鹅岛这种智慧城市的概念体，还是星海中的火星移民，都是基于现有数字技术的不断进化和融合，并不会因为某项技术的突破而将人类带入“未来”时代。正如小思在演讲中所说，“超宇宙的概念本身是一种渐进的技术发展趋势，这个过程中需要的技术可能来自于完全不同领域的技术的出现和应用，但这

十大数字前沿应用趋势

前文中提到，“未来”新时代的实现过程必然是不同领域技术的出现和应用。在动荡的2021年，我们可以深入看到人工智能等数字技术在医疗、自动驾驶、安防等领域的应用。沉浸式媒体、数字虚拟人和虚实融合也打开了全真实数字世界的大门。然后，在2022年，数字技术将被用于IT重塑、智能世界和虚实共生。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

一.信息技术重塑

如果说第一次工业革命的蒸汽机将人们带入了蒸汽时代，第二次工业革命的电力应用将人们带入了电力时代，那么第三次科技革命的IT技术将人们带入了互联网时代。从PC互联、移动互联到现在的万物互联，正在被重塑。

IT架构重塑最直接的表现就是“云化”。随着数字化的普及和深入，海量数据的实时灵活处理越来越普遍，传统的IT架构越来越难以适应。很多企业会把自己的网站部署在云端，也就是所谓的“上云”。随着上云进程的加快，一种基于分布式部署和统一运输管理的分布式云——Cloud Native开始引领企业进入全云时代。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

首先，无服务器计算的兴起正在成为加速云原生发展的新路径；其次，分布式云将有效拓展云原生业务建设的物理边界，大幅减轻用户的云管理负担；最后，异构计算将促进软件和硬件的相互定义和集成，推动云原生基础设施的性能突破瓶颈。

然而，云原生IT系统的整体转型仍面临诸多挑战。比如云原生资源的多变性影响IT系统全链条的可观测性，实践中迁移和管理的复杂度较高。其中，数据隐私和安全风险是影响云原生发展的关键问题。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

报告称，新一代网络攻击技术使攻击更加隐蔽和快速，攻击范围从个人向企业和基础设施扩散，导致攻击损失呈指数级增长。在此背景下，零信任将重塑云的安全新边界，成为远程办公时代有效的安全解决方案；面对攻击更加复杂、赎金不断增加的勒索攻击，云上的安全防御将成为最优方案；面对快速的网络攻击，覆盖网络、端点和云基础设施的扩展威胁检测和响应升级将促进更多组织增强其“主动免疫力”。

目前不仅是架构在重塑，计算能力也在重塑。2021年是量子计算备受关注的一年，国内外都有明显的科研成果。报告认为2021年量子计算已经进入NISQ时代，报告还认为2022年将是量子计算继续积蓄力量的一年。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

硬件方面，主流的量子计算硬件技术将并行发展。在两到三年内，量子计算有望超过1000个量子比特。届时，量子计算与经典计算相结合的混合计算系统将成为更有效的应用方案。至于软件算法，预计2023年左右，量子计算将开始实现在一些领域有应用价值的专用量子模拟器，如小规模分子模拟、蒙特卡罗模拟等，量子计算产业链将随着科研和应用的发展逐步形成。

第二，网络革命

在被重塑的同时，得益于信息通信技术的飞速发展，互联网从诞生之日起就以科研为中心，逐渐发展成为消费网络。目前，它正在不断发展成为一个生产网络。未来，网络将从信息传输向工业服务转变，网络将更加智能和便捷，即云和网络的融合将构建“连接和维护”。

在此背景下，感知和智能将成为网络技术演进的新趋势。具体来说，一方面，无线通信与无线感知的加速融合，可以实现通信感知的融合，使网络具备了原有的感知能力，即从连接信息到连接行为，从相互认知到相互感知，通感的融合正在塑造全真全感的互联；另一方面，新的无线AI网络架构和协议可以高效地捕捉信道特征，适应未知环境，并提高物理层的性能。用AI构建智能网络已经成为业界公认的发展趋势；此外，空-天综合组网还将实现人造卫星与物联网、无线与有线、广域与近区、空-天与地面等的智能全连接。它不仅可以实现全球范围内的宽带和物联网通信，为用户提供无处不在的通信服务，还可以将增强定位导航、实时对地观测等新能力融入网络系统。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

除了互联网，连接性的升级还体现在能源互联网上。双碳目标正迫使能源互联网加速发展。随着“二氧化碳排放峰值，碳中和”的提出，中国能源相关产业迎来了从量变到质变的发展元年。首先，清洁能源大规模、高比例接入电网是必然趋势。其次，大规模储能技术正在成为新能源推广和能源革命的基础；最后，分布式能源和储能技术的变化影响着负荷侧的身份变化。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

源、载、储的快速变化带来了对“网”端的整合、数字化改造和优化的需求，这将为能源互联网的发展带来巨大变革:在能源层面，构建多元互补功能的综合能源体系，匹配多变的能源供需；在信息层，通过构建电力与交通、电力与计算能力等的耦合网络，实现智能能源管理与控制。在价值层面，能源互联网建设需要探索能源共享经济，引导全民参与，实现共建共享共赢。

第三，虚实共生

经济决定上层建筑，底层基础技术的重塑和变革必然导致应用层技术的升级和落地。在行业数字化转型的过程中，数字孪生作为理解和优化物理实体的中间件，正在通过整合行业知识和新兴技术，从设备、生产线到工厂，从街道、区域到城市，从细胞、器官到人体，通过多路径并行进化，促进万物的孪生。

报告认为，通过数字结对，实现对工业设备、城市街道和人体器官的理解和优化，将是研究人员、工程师和管理者的必然趋势。一方面，行业建模工具通过集成各种技术，正在向实时、显式、友好的交互方向演进；另一方面，游戏引擎逐渐融合行业知识和前沿技术，提高数字双胞胎的应用能力，并以其模拟逼真、渲染实时、开发便捷的特点，为行业数字双胞胎的构建提供了新的路径。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

然而，目前虽然数字孪生应用的需求处于爆发期，但其发展和应用依赖于多种技术条件，如行业知识的沉淀、不同工具的集成、计算和网络的支持等。，对高精度、多尺度、低时延场景的支持能力还较弱，发展还处于起步阶段。未来需要突破和整合多项技术能力，推动digital twin进一步发展。

当然，作为虚拟现实共生时代的扩展现实，在硬件迭代的驱动下，也迎来了行业的拐点。在VR领域，随着VR光学、显示、定位、交互等硬件技术发展方向和思路的明确，超短焦光学设计、微型LED、更轻便的交互控制器成为未来趋势；在AR领域，由于光模块计算能力、电池限制等硬件限制，短时间内多种技术路线将并存；值得注意的是，《报告》显示，以手机为显示终端的VR 360或全动态视频发展迅速，其生态已初具规模。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

简而言之，扩展现实已经跨越了产业的拐点。目前VR应用于培训、教育、文旅，AR已经成为安检、工业生产等领域的行业标准。报告认为，VR和AR作为新一代交互和计算的终端，以及下一代互联网的硬件入口，将带来新一轮的信息浪潮，重塑产业链。

第四，智能世界

IT重塑，网络革命，虚实共生，无论数字技术与产业发生什么化学反应，人类的终极目标都是建立一个智能世界。显然，我们现在正在进入这样一个世界。

首先，在赋予世界“智慧”的人工智能中，人工智能在一些具体任务上已经超越了人类的能力，但其大规模应用仍存在瓶颈，限制了行业的进一步发展。报告认为，未来，多种人工智能技术将加速演进，人工智能将与更多行业深度融合，朝着更加通用化、产业化的方向发展。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

一种是超大型号。短期内，模型的规模将进一步增强，大模型中的数据类型将不断丰富，从目前的文本向图像、视觉等多模态方向发展，从而促进模型的准确性和泛化能力。二是小样本学习技术，可以通过多任务分割网络和迁移学习，利用大量异构开放数据集，利用学习到的知识和特征生成目标领域的模型，从而实现不同领域间的知识迁移；最后是一站式的机器学习平台。通过为开发者提供从数据标注、数据预处理、模型建立、模型训练、模型评估到模型服务的全流程开发支持，可以帮助开发者更快地完成商业模型的构建，大大降低机器学习的入门门槛，有望成为人工智能RD基础设施，推动模型的产业化。

其次，多模态融合将推动复杂任务服务机器人进入家庭生活。在感知方面，触觉传感技术的突破和多模态传感融合技术的迭代，将提高机械臂工作的精度和准确度，实现对不同材质、形状和软硬字符物体的抓取和推送；在理解方面，基于计算机视觉和NLP技术的进步，机器人对复杂服务任务和家庭环境的理解将进一步深化；在控制方面，柔性和仿生机器人本体技术的不断进步将显著提升人机交互的体验和安全性。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

随着NLP、先进传感器等底层技术的商业化，新冠肺炎疫情的叠加加速了家庭消费的升级，服务机器人的智能化不断提升，触及更广阔的家庭消费市场。报告指出，未来3-5年，家庭服务机器人有望实现更加自然的人机交互，完成更加复杂的操作任务，并逐渐成为家政、娱乐、教育、陪伴等细分场景的生活助手。

最后，卫星与地球的智能协调将开启“大航天”时代。目前，航天工业最大的变化是其发展模式正在从国家主导向国家和企业共同发展演变。这一显著变化的核心原因在于航天智能化水平的快速提升，这也将成为技术创新和突破的新契机。

来源:腾讯研究院《2022年数字技术十大前沿应用趋势》

报告认为，一方面，卫星与地面的智能协同将提高海量卫星数据的智能处理能力。通过卫星和地面站的协同推理，可以快速提高数据计算的精度，大大减少卫星返回的数据量。另一方面，人工智能技术将帮助卫星遥感数据融入成千上万个行业。例如，在农业领域，AI算法+深度挖掘卫星数据，帮助农户进行保险承保和产量预测，有望成为投资环境、社会和公司治理的风险预警工具；此外，太空的智能化将打开太空商业化的公共服务窗口，太空旅行空、空间站空、太空旅行空电影拍摄的商业化将逐渐在大众市场普及，亚轨道旅行、卫星影像私人定制、时间空信息数字化等新物种也将加速涌现。

面对疫情和全球产业结构调整带来的不确定风险，我们需要加强科技预测，瞄准世界科技前沿，引领科技发展方向。通过报告我们可以看到，数字技术正在从四个方向、十个领域推动我们进入“新时代”，正在转化为未来的新动能，推动中国经济和人民生活更高质量的发展，正如腾讯研究院院长小思所说:“科技发展永无止境。让科技融入实体经济，推动其高质量发展，让生活更便利，让社会更美好，是永恒的趋势。”