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2020十大科技趋势发布 芯片设计迎来新起点?

2020-01-03 20:01:43
1月2日,“达摩院2020十大科技趋势”正式发布,这是继2019年之后,阿里巴巴达摩院第二次预测年度科技趋势。

回望2019年,达摩院预测的AI芯片崛起、智能城市诞生等正一一变为现实,2020年,达摩院继续提出最新趋势,并断言多个领域将出现颠覆性技术突破。
 

人工智能从感知智能向认知智能演进

人工智能在“听、说、看”等感知智能领域已经达到或超越了人类水准,但在需要外部知识、逻辑推理或者领域迁移的认知智能领域还处于初级阶段。

认知智能将从认知心理学、脑科学及人类社会历史中汲取灵感,并结合跨领域知识图谱、因果推理、持续学习等技术,建立稳定获取和表达知识的有效机制,让知识能够被机器理解和运用,实现从感知智能到认知智能的关键突破。
 

 
解读:未来人工智能热潮能否进一步打开天花板,形成更大的产业规模,认知智能的突破是关键。认知智能可以帮助机器跨越模态理解数据,学习到最接近人脑认知的“一般表达”。

计算存储一体化突破AI算力瓶颈

冯诺伊曼架构的存储和计算分离,已经不适合数据驱动的人工智能应用需求。频繁的数据搬运导致的算力瓶颈以及功耗瓶颈已经成为对更先进算法探索的限制因素。

类似于脑神经结构的存内计算架构将数据存储单元和计算单元融合为一体,能显著减少数据搬运,极大提高计算并行度和能效。计算存储一体化在硬件架构方面的革新,将突破AI算力瓶颈。
 
解读:未来人工智能热潮能否进一步打开天花板,形成更大的产业规模,认知智能的突破是关键。认知智能可以帮助机器跨越模态理解数据,学习到最接近人脑认知的“一般表达”。

工业互联网的超融合

5G、IoT设备、云计算、边缘计算的迅速发展将推动工业互联网的超融合,实现工控系统、通信系统和信息化系统的智能化融合。

制造企业将实现设备自动化、搬送自动化和排产自动化,进而实现柔性制造,同时工厂上下游制造产线能实时调整和协同。这将大幅提升工厂的生产效率及企业的盈利能力。
 
解读:由于工厂复杂的环境,布线成为了工业系统通信的痛点。工厂的搬送机器人要在一个大范围内频繁移动,WiFi难以全面覆盖,5G技术可以满足工业系统对于高可靠低时延的需求,工业系统的互联将随着5G的建设而得到快速普及。

机器间大规模协作成可能

传统单体智能无法满足大规模智能设备的实时感知、决策。物联网协同感知技术、5G通信技术的发展将实现多个智能体之间的协同——机器彼此合作、相互竞争共同完成目标任务。
 
解读:未来5年,多智能体协作将在城市生活的方方面面落地发展,仓储机器人的高效协作完成货物的快速分拣,提升物流效率,降低存储,网约车平台会根据城市不同地点各个时间的打车需求,来优化每辆车的派单,降低用户等车时间,提升司机收入。人工智能不再只是单个的工具,而是协调整个人类工作生活网络的核心系统。

模块化降低芯片设计门槛

传统芯片设计模式无法高效应对快速迭代、定制化与碎片化的芯片需求。基于芯粒的模块化设计方法用先进封装的方式将不同功能“芯片模块”封装在一起,可以跳过流片快速定制出一个符合应用需求的芯片,进一步加快了芯片的交付。

解读:AIoT时代,世间万物逐步走向在线化、数据化、智能化,不仅将带来芯片需求的爆发式增长,形成巨大的市场空间,其碎片化和定制化的特点,也对芯片设计模式提出了新的要求。

未来计算机的系统结构,可能不是由单独封装的芯片制造的,而是在一块较大的硅片上互连成芯片网络的Chiplets制造的。模块化的芯片技术最终可以实现像搭积木一样“组装”芯片。

规模化生产级区块链应用将走入大众

区块链服务将进一步降低企业应用区块链技术的门槛,专为区块链设计的端、云、链各类固化核心算法的硬件芯片等也将应运而生,实现物理世界资产与链上资产的锚定,进一步拓展价值互联网的边界、实现万链互联。未来将涌现大批创新区块链应用场景以及跨行业、跨生态的多维协作,日活千万以上的规模化生产级区块链应用将会走入大众。
 
解读:2019年是区块链里程碑的一年,区块链技术正式被定位为国家战略,2020年将会涌现大批创新区块链应用场景以及跨行业、跨生态的多维协作。一批日活千万的区块链规模化生产级应用将会走入大众。

以区块链为基础的分布式帐本,将在数字经济中进一步推动产业数字化形成的价值有效传递,从而构建新一代价值互联网和契约社会。

量子计算进入攻坚期

2019年,“量子霸权”之争让量子计算再次成为世界科技的焦点。超导量子计算芯片的成果,增强了行业对超导路线及对大规模量子计算实现步伐的乐观预期。2020年量子计算领域将会经历投入进一步增大、竞争激化、产业化加速和生态更加丰富的阶段。作为两个最关键的技术里程碑,容错量子计算和演示实用量子优势将是量子计算实用化的转折点。未来几年内,真正达到其中任何一个都将是十分艰巨的任务,量子计算将进入技术攻坚期。
 
解读:目前量子计算正处于从实验室走进实际应用的转变之中,2020年的量子计算将蓬勃发展,主要特点是技术上进入攻坚和产业化的加速阶段。


新材料推动半导体器件革新

在摩尔定律放缓以及算力和存储需求爆发的双重压力下,以硅为主体的经典晶体管很难维持半导体产业的持续发展,各大半导体厂商对于3纳米以下的芯片走向都没有明确的答案。新材料将通过全新物理机制实现全新的逻辑、存储及互联概念和器件,推动半导体产业的革新。例如,拓扑绝缘体、二维超导材料等能够实现无损耗的电子和自旋输运,可以成为全新的高性能逻辑和互联器件的基础;新型磁性材料和新型阻变材料能够带来高性能磁性存储器如SOT-MRAM和阻变存储器。
 
解读:新材料和新机制将会对传统的半导体产业进行全面洗牌,包括材料的生长、器件的制备以及电路的工作原理都会发生根本性的变化。这对设备厂商,晶圆厂及电路设计公司都会带来历史性的挑战和机遇,也会为新兴的公司及产业提供振奋人心的发展机会。

保护数据隐私的AI技术将加速落地

数据流通所产生的合规成本越来越高。使用AI技术保护数据隐私正在成为新的技术热点,其能够在保证各方数据安全和隐私的同时,联合使用方实现特定计算,解决数据孤岛以及数据共享可信程度低的问题,实现数据的价值。
 
解读:目前大部分数据共享平台本质上都是基于中心化的数据交换机制,不仅存在过程复杂、通信成本高、数据泄露风险大等缺点,且无法保护用户的个人隐私。保护数据隐私的AI安全技术拓展传统分布式计算以及信息安全范畴,将为网络协作计算提供一种新的计算模式。

云成为IT技术创新中心

随着云技术的深入发展,云已经远远超过IT基础设施的范畴,渐渐演变成所有IT技术创新的中心。云已经贯穿新型芯片、新型数据库、自驱动自适应的网络、大数据、AI、物联网、区块链、量子计算整个IT技术链路,同时又衍生了无服务器计算、云原生软件架构、软硬一体化设计、智能自动化运维等全新的技术模式,云正在重新定义IT的一切。广义的云,正在源源不断地将新的IT技术变成触手可及的服务,成为整个数字经济的基础设施。
 
解读:从单机离线到超大规模在线,IT的技术框架发生了时代性剧变。在All-in-Cloud的时代,基于软硬一体化重新设计的云计算基础设施以及通过云原生的崭新资源交付方式在提高计算效率、易用性的同时也降低了计算和运维成本,进一步巩固云成为数字经济时代的基础设施。

内容来源:《达摩院2020十大科技趋势》报告