2022年，世界仍在不確定中砥礪前行，而科技創(chuàng)新沒有慢下腳步。1月11日，科技創(chuàng)新信息服務(wù)商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》。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。

智慧芽創(chuàng)新研究中心全面分析60多萬個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，從中計(jì)算并捕捉“成長性”最高的部分。60多萬個(gè)技術(shù)領(lǐng)域來自于智慧芽基于AI深度學(xué)習(xí)、為全球1.7億條專利數(shù)據(jù)所構(gòu)建的技術(shù)主題詞標(biāo)簽，同時(shí)也大量參考外部專業(yè)機(jī)構(gòu)的分析評(píng)價(jià)，作為互補(bǔ)和校正。在計(jì)算“成長性”上，以年度一定數(shù)量的專利申請(qǐng)量作為門檻，確保入選技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)形成基本的規(guī)模效應(yīng)、步入一個(gè)有共識(shí)的研發(fā)軌道，進(jìn)而以2022年度專利申請(qǐng)?jiān)鏊僮鳛殛P(guān)鍵指標(biāo)，從而篩選出增長最快的10個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，為2022年度全球科技創(chuàng)新的前進(jìn)步伐留存一個(gè)縮影。

關(guān)鍵詞一:隱私計(jì)算

——大數(shù)據(jù)時(shí)代的下一代基礎(chǔ)設(shè)施，與區(qū)塊鏈的應(yīng)用結(jié)合是主要?jiǎng)?chuàng)新方向

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”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)式增長態(tài)勢，全年共產(chǎn)生了455項(xiàng)技術(shù)成果，相較2021年同比增長了309.9%?！半[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)開放平臺(tái)公司。在過去的一年里，來自中國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。

關(guān)鍵詞二:數(shù)字孿生

——引領(lǐng)第四次工業(yè)革命的先進(jìn)技術(shù)，電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)施是最主要應(yīng)用場景

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。而中國的大型電力央企國家電網(wǎng)和來自美國的全球IT巨頭IBM則是在過去的一年里實(shí)現(xiàn)了快速的技術(shù)趕超，一方面說明了電力網(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。

關(guān)鍵詞三:納米酶

——取代并超越天然酶，被廣泛應(yīng)用在多個(gè)不同領(lǐng)域，由中國開創(chuàng)并領(lǐng)跑全球

自2007年中國科學(xué)家閻錫蘊(yùn)院士首次發(fā)現(xiàn)Fe₃O₄納米顆粒具有類過氧化物酶活性以來，成百上千種不同的納米酶材料被相繼開發(fā)出來，取代天然酶在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境工程、檢測傳感等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

近年來，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，同比增長了137.8%。值得關(guān)注的是，2022年中國在納米酶領(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)量同比增長了約130%，是全球納米酶技術(shù)貢獻(xiàn)度最大的國家。中國科研創(chuàng)新界實(shí)現(xiàn)了在自己開創(chuàng)的領(lǐng)域里領(lǐng)跑全球的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞四:鈉離子電池

——鋰資源限制下的替代解決方案，從實(shí)驗(yàn)室走向市場，中國動(dòng)力電池企業(yè)加速布局

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，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，中國始終是鈉離子電池的絕對(duì)引領(lǐng)者，來自中國企業(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)。

關(guān)鍵詞五:換電站

——更好解決新能源電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航問題的技術(shù)手段，中國企業(yè)優(yōu)勢地位明顯

至少一小時(shí)起步的充電時(shí)長給新能源電動(dòng)汽車的出行使用帶來了諸多不便，因此換電模式作為另一種新能源電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航問題的解決手段，因其短至3-5分鐘的換電時(shí)長受到了人們的重點(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。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年中國在換電站領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢進(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)。

關(guān)鍵詞六:硅光芯片

——繞過摩爾定律極限，全球半導(dǎo)體企業(yè)熱情攻堅(jiān)的全新技術(shù)路線

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年增長高達(dá)81.4%。從創(chuàng)新主體看，來自中國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，美國的格芯、中國的臺(tái)積電和聯(lián)合微電子，擠進(jìn)當(dāng)年專利申請(qǐng)前十。

關(guān)鍵詞七:石墨炔

——最穩(wěn)定的人工合成碳同素異形體，正加速向半導(dǎo)體和新能源應(yīng)用端探索

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年中國科學(xué)家首次合成石墨炔以來，中國科研界持續(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，中國央企中石化和美國IT巨頭英特爾是最積極開展相關(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，美國的美光科技，中國的華星光電、貝特瑞等公司均進(jìn)入石墨炔領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的TOP20。

關(guān)鍵詞八:腦機(jī)接口

——突破人類物理極限的工具，仍處于理論研究階段，少數(shù)公司向應(yīng)用端積極探索

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家均來自中國，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家為法國公司NextMind。來自中國武漢的衷華腦機(jī)在過去的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。

關(guān)鍵詞九:量子通信

——量子科技最熱門和最有前景的應(yīng)用領(lǐng)域之一，量子密鑰分發(fā)是創(chuàng)新最為活躍的方向

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，為通信提供了無法被竊聽、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、美國、英國做出了較大的貢獻(xiàn)，三國申請(qǐng)的專利合計(jì)共占全球的85%。值得一提的是，2022年英國在量子通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了爆發(fā)式技術(shù)增長，專利申請(qǐng)同比增長145%，遠(yuǎn)超中國的54%和美國的45%。

關(guān)鍵詞十:合成生物

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年增長達(dá)到71.5%。

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。它們是過去這一年里人類社會(huì)所創(chuàng)造的最具成長性的技術(shù)前沿，是無數(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。智慧芽相信它們代表了2022年人類所力圖鋪筑的未來可能性。

注:本文提到的“技術(shù)成果”采用“專利族”的口徑來識(shí)別專利數(shù)量，剔除同一個(gè)研發(fā)成果在不同地區(qū)的申請(qǐng)文本重復(fù)，最接近于“一項(xiàng)技術(shù)成果”的本質(zhì)內(nèi)涵。