前瞻！2023年六大科技热词盘点

  量 子 技 术

自20世纪80年代起，科学家将量子力学应用到了信息领域，诸如量子计算、量子通信、量子测量等技术领域被建立起来。而近十年来，量子计算再次取得了令人瞩目的进展。在经典信息技术逼近发展极限的大背景下，人们企图通过量子技术的发展实现信息社会的又一次划时代变革。

(1) 量子计算。

量子计算以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉等原理实现并行计算，能在某些计算困难问题上提供指数级加速，是未来计算能力跨越式发展的重要方向。近年来量子计算科研创新活跃，如悬铃木、九章、祖冲之等原型机和实验平台均在量子计算优越性论证实验中取得了突破性成果。量子计算领域正在形成集科研攻关、工程研发、应用探索和产业生态构建为一体的全方位发展格局。

(2) 量子通信。

量子通信利用量子叠加态或纠缠效应，在经典通信辅助下进行量子态信息传输或密钥分发，理论协议层面具有信息论可证明安全性，部分协议可实现经典信息传输。量子通信包括多种协议与应用类型，如基于量子隐形传态与量子存储中继等技术、基于量子密钥分发和对称加密算法的量子保密通信技术、量子安全直接通信等。

(3) 量子测量。

量子测量对外界物理量变化导致的微观粒子系统量子态变化进行调控和观测，实现精密传感测量，在精度、灵敏度和稳定性等方面相较传统技术带来数量级提升。主要技术方案包括冷原子干涉测量、核磁/顺磁共振测量、原子自旋测量、纠缠态/压缩态测量和量子增强测量等。主要应用场景涵盖航空航天、防务装备、地质资源勘测、基础科研和生物医疗等众多领域，应用与产业发展前景广阔。

 人 工 智 能

随着信息技术的迅猛发展，人工智能的研究迎来了高速发展的黄金期，世界主要国家都把人工智能视为“改变游戏规则”的颠覆性技术，积极争夺在该领域的战略制高点。如今，人工智能典型应用场景已涉及生产生活的各个方面，涵盖制造、生态农业、医疗健康、金融、交通运输、城市管理、文旅教育、公共安全、能源等多个重要领域。

2023年，人工智能将朝着通用人工智能进一步前进。下面举出了部分领域说明这一趋势。在这些领域中，人工智能或许已经发挥了相当长时间的影响，但毫无疑问，这些影响的深度、广度都会进一步扩大：

• 公共管理：气象预测、灾难响应

  人工智能通过卫星图像、天气传感器和其他海量数据的迅速分析，能够帮助人们更准确地参与到公共事务决策中去。对于气象预测、灾难预警及响应、资源分配、交通监管等复杂公共事务的处理将大有裨益。

• 个性化助手：虚拟助手、个性化推荐

  人工智能可根据一个人浏览数据为每个人生成定制化的推荐服务。这不仅体现在社交媒体的内容推送上，人工智能还能够为每个人提供个性化的锻炼计划、健康监测、教育方案等。

• 信息安全：预防网络攻击、欺诈检测

  人工智能将在信息安全方面发挥重大作用。它通过分析行为模式和识别威胁来帮助企业识别和预防网络攻击。银行也能够通过人工智能来标记特定客户的异常交易，从而防止欺诈的发生。

• 自动驾驶、医学诊断、研究助理……
  

  基 因 编 辑

CRISPR基因编辑技术是二十一世纪以来最重要的生物学和医学领域成就之一，被誉为基因魔剪。通过该技术，人们能以前所未有的精度来编辑基因组。目前人们希望能通过CRISPR找到针对多种疾病(包括癌症和艾滋病等)的新疗法。此外，科学家也利用该技术作了培育植物新品种等尝试。

2022年9月27日，Vertex Pharmaceuticals/

CRISPR Therapeutics联合宣布，启动向FDA递交CRISPR细胞治疗候选产品exagagglogene autotemcel （exa-cel，CTX001）的滚动上市申请。该药物被用于治疗输血依赖性β-地中海贫血（TDT）和严重镰状细胞病（SCD）。如果exa-cel顺利获批，人们将迎来首个CRISPR基因编辑疗法的批准上市。

不止如此，CRISPR技术先驱之一、诺贝尔化学奖获得者Jennifer Doudna表示，CRISPR技术的未来发展方向是：为疾病提供彻底治愈的疗法、助力通用型细胞疗法、助力药物诊断与药物发现以及发展为疾病预防工具。CRISPR技术领衔的基因编辑时代前景一片大好。

在疾病诊断方面，CRISPR在经过简单调整后应用于检测来自病原体的DNA或是RNA分子；在药物发现方面，CRISPR可以用于大规模的自动化筛选，结合人工智能的分析工具协助研究人员找到新的靶点；对于一些由于基因引起的疾病，如阿尔茨海默病或一些心血管疾病，可以考虑用基因编辑技术加以预防。

 机 器 人 与 自 动 化

疫情背景下，机器人行业与自动化系统获得了良好的发展背景。汽车、机械、电子、化工、轻工等工业机器人，医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人发挥越来越普遍的作用。自动化也在人工智能、机器人技术的推动下大大推进。

根据《中国机器人产业发展报告（2022年）》，机器人在汽车制造、电子制造、仓储运输、医疗康复、应急救援等领域的应用不断深入拓展。预计到2024年，全球机器人市场规模将有望突破650亿美元。伴随着机器视觉技术的发展与成熟，机器人对于复杂外界环境的感知能力大幅提升，处理实际问题的自主性、稳定性、可靠性大幅提高。

战略性新兴产业逐渐成为工业机器人应用新阵地。而在一些专业服务领域，服务机器人与信息技术的融合日渐深入，更加智能化、精准化和柔性化，并更好地满足应用场景中的性能需求。2022年9月，在特斯拉人工智能日上，埃隆·马斯克展示了两款Optimus人形机器人原型，并表示该公司将准备在未来3至5年内接受订单。这类机器人可执行简单的任务，比如搬运物品、浇灌植物等。

在创建自动化系统方面，特别是在交付和物流方面，许多工厂和仓库已经部分或完全自主。2023年，我们将看到更多自动驾驶卡车和船只以及送货机器人。比如英国在线超市Ocado高度自动化的仓库中有数千台自动机器人在进行分拣、堆高和搬运杂货的工作。

 元 宇 宙 与 区 块 链

元宇宙实质上是广义网络空间，在涵盖物理空间、社会空间、赛博空间以及思维空间的基础上，融合多种数字技术，将网络、软硬件设备和用户聚合在一个虚拟现实系统之中，形成一个既映射于、又独立于现实世界的虚拟世界。而区块链技术则为元宇宙可信资产的创造和身份认证提供了基础。

元宇宙旨在构建一个持久的虚拟共享空间，同时依然能够保持对现实世界的感知和体验。增强现实和虚拟现实技术的巨大发展，使得沉浸式交互设备能够为用户进入元宇宙提供完全真实、持久且顺畅的交互体验。科技巨头微软和英伟达已在开发元宇宙平台，以便在数字项目上开展合作。一些企业正在尝试使用虚拟现实和增强现实等元宇宙技术对员工开展培训，例如咨询巨头埃森哲就创建了名为“第N层”的元宇宙环境培训员工。

此外，更先进的虚拟形象技术也将出现。人们在元宇宙内的化身可能看起来与在现实生活中的模样完全一致，动作捕捉技术甚至可让化身采用人类独特的肢体语言和手势。

而区块链技术的进一步发展，将使得数据储存加密更加安全，还将使人们拥有访问和分析数据的创新方法。区块链将为元宇宙的虚拟环境奠定信任基础，成为元宇宙发展过程中最重要的推动力量。

 数 字 孪 生 与 3 D 打 印

数字孪生是大数据、人工智能、物联网和深度学习等蓬勃发展背景下，在传统仿真技术基础上孕育而生的新技术。通过数字孪生，我们可以在数字世界中完全复制出物理世界中的对象。而3d打印技术则能够将数字世界中的对象，在物理世界中“输出”成型。数字和物理世界的界限被打通了。

针对现实世界中的实体对象，数字孪生技术可以在数字化世界中构建完全一致的对应模型，并且通过数字化的手段，人们可以对实体对象进行动态仿真、监测、分析和控制。在安全的数字环境中测试新想法，可大幅节约成本。在虚拟世界中进行充分测试后，工程师们可调整和编辑组件，再使用3D打印技术在现实世界中创建它们。

拥有数字孪生体，设计人员无需利用实体设备进行物理实验就能改善工艺流程。在设计、生产、调试等环节，均可完全依托于数字孪生体对流程进行优化和验证，并将最终得到的优化结果映射至实体设备，是工程师可以完全从生产车间中解放出来。从根本上变革工业的生产逻辑。