过去的一年是极不平凡的一年，新冠肺炎疫情持续延宕，世界经济复苏震荡不定；与此同时，数字科技正前所未有地渗透到经济社会的方方面面，一个更加智能泛在、虚实共生的时空正在全面展开。
我们于2020年发起了《数字科技前沿应用趋势》研究项目，其中的很多预判已成为行业热点。新的一年，我们继续聚焦近未来有望落地的科技趋势，先后访谈了重点领域的科学探索奖获奖人、业界权威专家，以及腾讯8大科技实验室的科学家和重点业务方向的专家，凝练出三大类、十个重点方向：
同时，我们对十大技术趋势做了进一步的打开，根据技术成熟度和影响力，细分为IT重塑、网络革命、智能世界和虚实共生四大领域。
“25年前，尼葛洛庞帝在《数字化生存》一书中描绘了一幅在数字空间工作、生活和学习的全新生存方式。而今天，这些预言已经转化为现实，数字科技正全面渗透到人类生产生活的各个角落，成为经济社会发展的核心驱动力。
面对疫情和全球产业格局调整带来的不确定性风险，我们更需要加强科技预判，瞄准世界科技前沿，引领科技发展方向。这份报告给我们提供了诸多有价值的洞见，我们看到云原生、机器学习平台、零信任安全等技术将为实体经济的新旧动能转换提供更为坚实基础；卫星互联网、能源互联网、智能机器人将带来连接变革、能源革命和服务升级；随着数字引擎和VR、AR的应用扩展，一个与物理世界共生的数字世界正在向我们走来。数字科技之力正在转化为未来的新动能，推动我国经济更高质量发展。”——中国工程院院士 邬贺铨
“当前，全球正在加速进入科技革命跃迁、经济范式转换和生产要素重置的重要变革期。算力已经成为人类生产力和国家竞争力的重要基础，云计算、人工智能、未来网络等技术与各行业持续深度融合，推动质量变革、效率变革和动力变革。随着个人生活、企业运营和城市管理更多地转移到数字世界中，云原生安全能力在未来尤为重要。
虚拟现实构建了物理世界的数字镜像，自然化了人机交互方式，数字孪生的发展实现了虚拟世界和物理世界的贯通融合，为人们认识、理解和改造世界提供了新手段。这将让虚拟世界更真实、让真实世界更丰富，不仅为人们带来体验的升级和认知的升维，还有望推动更多新物种、新产业、新经济的涌现。
数字科技对各行业具有极强的交叉融合特性和支撑赋能作用，定会在碳中和、太空探索、装备制造、医疗健康等重大国家战略中发挥更大作用。数字科技的蓬勃发展，必将进一步推动实体产业的数字化和智能化，打通生产、分配、流通、消费各环节，助力构建国际国内双循环的新发展格局。”——中国工程院院士 虚拟现实产业联盟理事长赵沁平
“新一轮科技革命与产业变革正重构世界创新版图、重塑全球经济结构，加之新冠肺炎疫情给经济社会发展增添了不确定性，国家迫切需要通过科技创新提供经济发展新动能。该报告提出的一些信息领域新趋势值得我们格外关注。
在信息通信方面，信息网络将更智能、更弹性，人网物三元万物互联以及网络与各行业深度融合，将为数字经济发展提供大连接、广覆盖、智能化、无人化、高可靠的一体化网络体验。在信息计算方面，算力成为人类生产力和国家竞争力的基础，云计算、人工智能、量子计算、类脑计算的演进，让数字发动机更快运转，进一步释放数据要素的巨大价值。在信息交互方面，VR、AR、数字孪生等技术的不断成熟，构建了虚实世界互动的新通路、新模式。在信息控制方面，更柔性、多模态的机器人有望执行更为复杂的任务，成为人类的帮手，为解决国家老龄化等问题带来新思路；此外，能源互联网将助力人类加快解决能源的管理和控制问题。星地协同智能化将加速数据中心资源更大范围灵活调用，网络将继续由地面的平面互联向空间三维互联、太空和星际互联延伸。”——中国工程院院士 余少华
趋势1：云原生加速IT体系迈进全云时代
云原生是一种IT技术方式，使组织能够在云计算环境中构建和运行可扩展的应用程序。在多云、混合云等多元化部署的主流环境下，随着容器、无服务器等关键技术及工具不断创新与兼容，以及分布式云服务的兴起，云原生能更有效应对业务和数据动态多变的环境，促进新一轮的软硬件相互定义乃至融合发展，推动IT体系向全面云化的新阶段演进。当然，云原生涉及整个IT体系的变革，其发展也面临可视化、复杂性、安全性等诸多挑战，需要跳出传统IT思维，用云原生的技术和管理模式进行系统应对。未来，伴随着云原生操作系统的持续发展和完善，在多元场景下提供一致的云计算产品服务和体验将成为业界共同努力的方向。
趋势2：量子计算NISQ时期仍将持续
2021年是量子计算备受瞩目的一年，国际国内均有较为明显的科研成就。量子比特数量实现较大规模增长，各量子计算硬件技术也皆有发展；越来越多的机构开始研发上层软件和算法，并有越来越多的算法在小规模实际问题上得到实验。
未来几年，仍是量子计算积蓄力量的阶段，量子计算有望突破1000个量子比特，量子纠错的进展对实现可用逻辑量子比特至关重要，量子计算与经典计算相结合的混合计算体系或将成为更加有效的应用方案，而量子计算在组合优化、化学制药、机器学习等领域也有望产生实际的应用价值。
趋势3：人工智能迈向普适化和工业化新阶段
人工智能已经在一些特定的任务上超越了人的能力，但大规模应用仍存在瓶颈，包括依赖大量标注数据、模型泛化能力不强、研发效率低和安全风险等问题，限制了产业的进一步发展。
未来，多种人工智能技术将加速演进，超大模型有望推动通用人工智能进程，小样本学习技术将破解行业数据不足的难题，一站式机器学习平台正成为人工智能研发的基础设施，针对人工智能算法优化的专用芯片可望在更多场景落地，加之可信和安全AI的持续探索，人工智能将与更多的行业深度融合，向更加普适化和工业化的方向迈进。
趋势4：云网融合构建“连接升维”
通过引入云计算技术，信息通信网络的核心功能将在虚拟机和容器上构建，这让未来网络核心网的扩容更加灵活便捷、弹性即用。感知与智能将成为网络技术演进的新趋势，推动连接能力升维。无线通信与无线感知能力相融合实现了通信感知一体化，网络由此具备了原生感知能力，从连接信息变成连接行为，从交互认知延伸到交互感知。
同时，新型无线AI网络架构和协议可以高效捕获信道特征、适应未知环境，带来物理层面的性能提升。此外，空天地一体化的网络将实现人联与物联、无线与有线、广域和近域、空天和地面等的智能全连接，不仅可以在全球实现宽带和物联网通信，为用户提供泛在通信服务，还可以将增强定位导航、实时地球观测等新能力集成到网络系统中。
趋势5：疫后新需求按下云原生安全发展快进键
后疫情时代，开放网络架构、技术应用场景泛化将导致多种不同安全风险叠加。新一代网络攻击技术使攻击变得更加隐蔽、快速，攻击范围从个人向企业、基础设施蔓延，造成的攻击损失成指数增长。
在此背景下，零信任将重塑安全新边界，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、赎金不断增长的勒索攻击，云上安全防御将成为最优解；面对快速的网络攻击，全面覆盖网络、端点以及云基础架构的扩展威胁检测与响应（XDR）升级，将促进更多的组织增强“主动免疫力”。
趋势6：多路径并行演进推动万物孪生
在行业数字化变革进程中，数字孪生成为理解和优化物理实体的中间件。数字孪生具备实时感知、虚实映射、人机交互等多种能力，可以帮助人们通过对虚拟空间的观察和交互，去理解和优化真实的物理空间。伴随3D建模、物理仿真、影像技术、实时渲染等单点技术的突破及交叉融合，各类数字孪生工具百花齐放。
其中，游戏引擎为行业数字孪生提供了新路径。通过融合行业知识和新兴技术，数字孪生的功能和性能得到了进一步提升，从设备、产线到工厂，从街道、区域到城市，从细胞、器官到人体，各领域的孪生体正在加快构建中。
趋势7：硬件迭代驱动扩展现实（XR）产业拐点到来
VR光学、显示、定位和交互等硬件技术发展方向和思路比较明确，超短焦的光学设计、Micro-LED、更轻便的交互控制器将是未来方向。而AR光学模组是AR产品的核心，目前仍在不断演进中，自由曲面BirdBath、光波导等技术路线各有优劣，短期内仍将共存。
未来，VR发展需要优质内容和生态助力硬件在消费端的普及，而AR设备在算力、电池限制条件下，需要进一步优化实时的环境识别、定位、虚拟与现实交互等算法。此外，互联网平台将与虚拟现实行业不断融合，在内容分发、优质生态资源虚拟化，以及虚拟现实原生概念和场景方面深入合作，让真实世界更丰富，虚拟世界更真实。
趋势8：多模态融合驱动复杂任务服务机器人进入家庭生活
在消费升级等需求驱动下，家庭服务机器人有望成为新蓝海。随着多模态融合感知、非结构化场景AI分析与柔性本体等核心技术的突破，家用机器人感知、理解、控制的能力将进一步提升，从而更自如地在非结构化家庭环境中执行复杂任务。
感知方面，触觉传感技术突破，以及多模态感知融合技术的迭代，将提升机械臂工作的精度和准确率，实现对不同材质、形状和软硬性状物品的抓握推举；
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入；
控制方面，柔性、仿生机器人本体技术的持续进展，将显著提升人机互动的体验和安全性。
未来3-5年，家庭服务机器人有望实现更自然的人机交互、完成更复杂的操作任务，逐步成为家政、娱乐、教育、陪伴等细分场景的生活助手。
趋势9：双碳目标倒逼能源互联网加快发展
随着新能源技术与信息技术的发展和成熟，能源互联网成为双碳背景下能源结构转型的重要解决方案。可以预见，未来电网的源、荷、储三端将会发生重大变化：在源端，波动的清洁能源将大规模、高比例地接入电网；在负荷侧，大量用户将迎来参与发电和储能的“新身份”；在储能方面，大量电化学储能技术的发展，尤其是氢储能技术，将大大降低能量的存储与运输成本。
这些变化将给能源互联网发展带来重大变革：在能量层，建设多能互补的综合能源系统，以匹配多变的能源供需；在信息层，通过建设电力-交通耦合网络、电力-算力耦合网络等，实现智慧的能源管理和控制；在价值层，能源互联网的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。
趋势10：星地协同智能化开启“大航天”时代
航天科技作为国家综合竞争力的体现，其发展模式正由国家主导向国家和企业共同推进演化。星地协同、智能化、大众化成为航天科技关键技术突破新趋势：星地协同实现了卫星对地面数据中心资源的灵活调用；人工智能技术加快了星上数据智能化处理与卫星数据深度挖掘；航天服务正在“下沉”到大众用户，亚轨道旅行、卫星影像私人订制、时空信息数字化等新物种加速涌现。
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