讀懂未來產業(yè)，看清美妙未來

孫庭陽　賈璇

未來產業(yè)的熱度越來越高。

今年的政府工作報告提出，積極培育新興產業(yè)和未來產業(yè)。制定未來產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，開辟量子技術、生命科學等新賽道，創(chuàng)建一批未來產業(yè)先導區(qū)。

各地均在跟進謀劃未來產業(yè)發(fā)展。那么，未來產業(yè)應該如何發(fā)力？我國的科研水平處在什么階段？它們又將如何改變我們的生活？

腦機接口：我國科研水平走在世界前列

工信部總工程師趙志國此前介紹，在產業(yè)界共同努力下，我國已經形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機接口全產業(yè)鏈，并在醫(yī)療、教育、工業(yè)、娛樂等領域應用落地。工信部將把腦機接口作為培育未來產業(yè)發(fā)展的重要方向，加強腦機接口應用場景的探索，加速推動腦機接口產業(yè)蓬勃發(fā)展。

我國成為重要的腦機接口技術原創(chuàng)地

“近年來，伴隨科技飛速發(fā)展，腦機接口產業(yè)發(fā)展迅速，特別是其與人工智能的結合，能夠解決很多之前不能解決的問題，為科學技術創(chuàng)新和高質量發(fā)展帶來新契機?！敝袊こ淘涸菏俊⒛X機海河實驗室主任顧曉松接受《中國經濟周刊》記者采訪時表示。

什么是腦機接口？顧曉松介紹，腦機接口是人工智能和神經科學的集合，把人類的思維通過電信號采集出來，經過解碼、編碼的過程，運用人工智能等方法，實現機器代替人完成工作的過程。接口連接的是大腦想法和機器，最終實現人們希望它實現的功能。

2024 中關村論壇年會上展示的“北腦二號”智能腦機系統

“腦控打字”技術展示?！吨袊洕芸酚浾?賈璇I 攝

據介紹，腦機接口已與醫(yī)學、通信、游戲、軍事國防等領域緊密結合，并產生新應用場景。顧曉松舉例說：“宇航員在太空中的一些通信，正是由腦機接口、人工智能等前沿技術實現；醫(yī)療領域也已經出現很多新的可穿戴式醫(yī)療設備；在神經情感功能調節(jié)方面，腦機接口也能起到很好的作用?！?/p>

值得注意的是，我國在腦機接口領域的科研投入、產出已經走在世界前列。顧曉松特別提到，目前，全球有近40個國家和地區(qū)開展腦機接口技術創(chuàng)新，相關科研項目的投入金額和科研產出持續(xù)增長，發(fā)明專利申請持續(xù)活躍?！拔覈情_展腦機接口科研項目較多的國家之一，正成為重要的腦機接口技術原創(chuàng)地?！?/p>

2024中關村論壇年會“腦機接口創(chuàng)新發(fā)展與應用論壇”上，腦機接口產業(yè)聯盟發(fā)布首批《2024腦機接口產業(yè)創(chuàng)新十大案例》，包括大腦360認知能力與心理健康腦電測訓系統、便攜式腦機接口駕駛安全智能防控系統、高場強磁共振兼容藍牙可感知腦起搏器等，涵蓋多個腦機接口核心器件、系統產品及行業(yè)應用場景，展示了我國在腦機接口技術及產業(yè)應用方面的創(chuàng)新成果。

“北腦二號”智能腦機系統作為2024中關村論壇年會重大發(fā)布成果之一全新亮相。該系統研發(fā)單位北京芯智達神經技術有限公司的工作人員向《中國經濟周刊》介紹，“北腦二號”通過自主研發(fā)的高密度柔性微絲電極、千通道神經電信號采集系統，以及實時編解碼算法等關鍵技術來實現效果?！昂唵蝸碚f，通過在顱內植入一片牽著柔軟細絲的薄膜，就能讓綁住雙手的獼猴用‘意念控制機械臂，抓住運動中的‘草莓。”

“北腦二號”填補了我國高性能侵入式腦機接口空白，解決了大規(guī)模單細胞信號長期穩(wěn)定記錄和實時解碼的國際前沿難題，也是全球首次實現獼猴通過“意念”控制對二維動態(tài)目標的腦控攔截。

腦機接口設備或將成為大眾消費品

從技術路徑來看，目前腦機接口的實現可大致分為非植（侵）入式與植（侵）入式，二者各具優(yōu)勢。

中國科學院院士、神經外科醫(yī)學家趙繼宗向《中國經濟周刊》記者表示：“侵入式腦機接口將芯片直接貼在大腦皮層上，接收到的信號精度高，但需要開顱。雖然現在開顱可以通過微創(chuàng)手術實現，創(chuàng)口僅1～2厘米，但放入人體的異物會導致人體免疫反應，時間長了電極會被包裹導致信號失效，也有感染風險。非侵入式腦機接口的電極在可穿戴的‘帽子上，信號強度不如侵入式，但不用開顱。這兩類技術都在各自克服自身問題，不斷向前發(fā)展。”

值得注意的是，多位專家紛紛提及，侵入式腦機發(fā)展面臨一個極具挑戰(zhàn)的問題：倫理。

清華大學長聘教授、腦機接口產業(yè)聯盟專家委員會副主任委員高小榕從三個方面向《中國經濟周刊》記者具體闡述?！笆紫龋X機接口芯片植入大腦后可隨時檢測被植入者大腦狀態(tài)，不像日常人們使用的鍵盤鼠標，可以隨時停用?！?/p>

他認為，腦機接口可以根據使用者的實際分級授權使用。例如在上課時，可以授權腦機接口全力工作，而當人們睡覺和休息時，就只開放部分權限，對使用者隱私進行保護。

其次，芯片植入可能對大腦造成一定損傷，這需要植入者和研發(fā)人員在損傷和獲益中找到平衡點。

此外，高小榕認為，植入式腦機接口一定要受到嚴格監(jiān)管。“一些技術能夠把信息寫入大腦，但是目前還沒有技術能夠對植入的信息進行有效擦除?！?/p>

令人期待的是，就在4月26日舉行的腦機接口創(chuàng)新發(fā)展與應用論壇上，中國科學院院士、神經外科醫(yī)學家趙繼宗發(fā)布了神經系統疾病腦機接口臨床研究實施與管理的中國專家共識（以下簡稱“專家共識”）。

《中國經濟周刊》記者 賈璇I攝

他介紹，發(fā)布專家共識主要是因為目前在腦機接口應用方面尚未有國家級的倫理準則明確落地。廠家生產的產品要在臨床上使用，醫(yī)療機構可能會遇到審批、合規(guī)等問題。醫(yī)院雖然有醫(yī)學倫理委員會，但沒有頂層文件作為執(zhí)行或操作依據。

趙繼宗坦言，非侵入式腦機接口面臨病人是否適用的問題。侵入式腦機接口面臨的問題更加直接，要求病人做開顱手術?！鞍l(fā)布專家共識就是為了讓開展腦機接口研究的醫(yī)療機構有基礎準則可以參照，這對臨床來說非常迫切?！?/p>

談及未來，高小榕認為，人類會進入多智能體社會，腦機接口就是人和AI之間溝通的必要手段。人類大腦和外接設備之間會建立普遍的聯系。

高小榕預測，未來腦機接口設備有可能替代手機?！叭绻X機接口速度發(fā)展很快的話，在元宇宙場景下，‘眼鏡或腦機接口設備就可替代手機。”

何時會發(fā)生這樣的改變？“大約是元宇宙被推廣的時候?！备咝￠耪f。

顧曉松特別提到，腦機接口設備或將成為像手機一樣的大眾消費產品，最重要的是把成本控制下來，“要讓大家用得起，給百姓獲得感”。他坦言，除了腦機接口裝備的價格，相應的解碼和計算等服務收費也要讓大眾能夠消費得起。

量子計算：構建量子電子混合算力網

無論是AI大模型，還是GPU，算力都是基礎。

中國科學院量子信息重點實驗室副主任、中國科學技術大學教授郭國平認為，以量子計算技術為代表的量子科技，在面向“十四五”乃至更長遠的未來，有望成為中國在全球科技產業(yè)中開辟新領域、制勝新賽道的重要核心技術。我國的量子計算技術，目前正處于從實驗室研發(fā)向產業(yè)化應用的過渡階段，科研機構和企業(yè)正在積極探索和開發(fā)量子計算技術與應用，并努力推動量子計算技術的產業(yè)化發(fā)展。

更強算力的共振與提升

“可以按照‘提升信息系統現有能力、形成信息系統新質能力、探索形成信息系統未來能力三步走戰(zhàn)略實施，構建量子電子混合算力網，打造世界級量子電子科技產業(yè)集群。”中國工程院院士、中國電科首席科學家陸軍提出建議。

陸軍說，我國的量子物理學家在世界處于一流水平，“我們要構建起量子電子混合算力網，例如電子計算機占比99%，量子計算機占比1%，讓量子計算形成生態(tài)。”

對于量子計算，一線企業(yè)對《中國經濟周刊》記者表達了他們的思考。

“量子計算不是替代經典算力，是將量子算力與經典算力無縫融合，是真正解決各行業(yè)算力難題的一個路徑，也將實現更強算力的共振與提升。”北京玻色量子科技有限公司（以下簡稱“玻色量子”）創(chuàng)始人兼CEO文凱對《中國經濟周刊》記者談及他對量子計算發(fā)展的思考。

玻色量子致力于實用化量子計算，今年4月正式發(fā)布“天工量子大腦550W”量子計算機，同時發(fā)布了“開物SDK”開發(fā)套件。

文凱以“天工量子大腦550W”在銀行系統中的應用舉例。該計算機在99個底層標的資產中選擇10個構建投資組合，能夠以超越“窮舉算法”上億倍的速度，超越“模擬退火優(yōu)化算法”上千倍的速度，實現有效求解。更進一步，在全部2的99次方策略空間尋優(yōu)問題上，可實現超越“模擬退火優(yōu)化算法”上萬倍速度的成功求解。

玻色量子發(fā)布計算機的同時，為何要發(fā)布“開物SDK”開發(fā)套件？

“幫助用戶使用這臺量子計算機。”玻色量子創(chuàng)始人兼COO馬寅回答。

馬寅介紹，“開物SDK”可以對接真實世界的場景和數據問題，讓真實場景中的問題有效轉化為底層量子系統上的硬件關系，幫助用戶運行計算。

他從三個角度解釋。其一，用戶只需關注數學模型，“開物SDK”開發(fā)套件可以自動分解復雜算法，智能優(yōu)化，一鍵解決約束項問題，無需接入真正的計算機即可模擬編程求解，計算更高效。其二，保證精度平衡，速度與準確兩者兼得。其三，自動分解大規(guī)模問題為小規(guī)模問題的集合。有了這個開發(fā)套件，量子計算機“好用”和“全能”的優(yōu)勢能充分體現。

馬寅認為，以量子計算機為代表的基礎算力、開發(fā)套件、多行業(yè)生態(tài)伙伴共研的量子算法，三者結合是持續(xù)突破實用化量子計算邊界的三大支柱。當千行百業(yè)的用戶都參與到量子計算的生態(tài)中，才能找到量子計算可規(guī)模擴展、可高頻使用的場景。

算力如何改變生活

有了算力做保障，未來我們的生活會發(fā)生什么改變？

“未來，我們要做一張覆蓋全國的健康網?！泵绹鴩夜こ淘涸菏俊⒚绹谌X研究院院長陳世卿告訴《中國經濟周刊》記者。國家實驗室需要中央集中型的大型超級計算機。進入人工智能時代，我國每個單位、每個街道、每個自然村未來都將有智能算力。未來，每家每人將有一些監(jiān)測健康的儀器，智能算力把這些數據收集起來進行分析，找出可能生病的苗頭，為預防疾病提供參考。

陳世卿解釋，除了醫(yī)療，在其他應用場景里，也可以利用智能超算收集數據進行分析。

陳世卿回憶，上世紀80年代，他回到國內后，設計了中國第一臺超級計算機。大家就在那臺超級計算機上建模型，研究生物醫(yī)學、制藥學。這臺超級計算機培養(yǎng)了很多人才。

近年來，我國超級計算機的應用領域逐漸拓寬，從醫(yī)學研究、氣象預報、石油勘探這樣的國家戰(zhàn)略領域，拓展到互聯網、大數據、人工智能、基因測序、影視制作、金融等領域，惠及各個不同的行業(yè)，越來越貼近國民經濟生活。

“智能超算還能在鄉(xiāng)鎮(zhèn)指揮整個街道的紅綠燈，在農村研究大棚作物生長?！标愂狼湔雇?，這些分布式的智能超算，未來可以為智慧醫(yī)療、教育、交通、環(huán)保、娛樂等各個領域提供算力，“將來在家里就能看這些高清電影，3D或8K的都不成問題”。

商業(yè)航天：頻頻“上新”，屢創(chuàng)世界級成果

探索宇宙，逐夢航天。近年來，我國在航天領域取得一系列自主可控的科技創(chuàng)新成果，涌現出一批高端裝備，其中不乏多個世界級成果和“中國首次”。

我國空間科學“新動作”獲國際認可

愛因斯坦探針衛(wèi)星任務第一批在軌科學探測圖像在中關村論壇期間發(fā)布。其中一張圖像展示的是寬視場X射線望遠鏡指向銀河系中心的觀測圖像，曝光時間約40000秒。幾乎所有明亮的X射線天體都能在圖中分辨出來，這些紫色的十字形光斑是由龍蝦眼X射線望遠鏡拍攝成像。寬視場X射線望遠鏡有著世界上最大的X射線聚焦成像視場。

中國科學院國家天文臺研究員、愛因斯坦探針衛(wèi)星首席科學家袁為民介紹，目前，該衛(wèi)星已探測到新的暫現源17例、恒星耀發(fā)168例，發(fā)布了10余條全球電報，引導國際上多臺光學和射電望遠鏡、空間X射線天文臺開展后隨觀測。

據悉，愛因斯坦探針衛(wèi)星是中國科學院空間科學（二期）先導專項立項實施的空間科學衛(wèi)星系列任務之一，由中方主導，歐洲航天局、德國馬普地外物理研究所和法國航天局以國際合作形式參與衛(wèi)星研制。

該衛(wèi)星的抓總研制單位中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院向《中國經濟周刊》記者介紹，愛因斯坦探針衛(wèi)星有三大科學目標，包括發(fā)現宇宙中X射線暫現和爆發(fā)天體，發(fā)現和探索宇宙中沉寂黑洞的耀發(fā)，探尋來自引力波源的X射線信號。

值得注意的是，愛因斯坦探針衛(wèi)星比現有的國際上的同類設備對暫現源/爆發(fā)源的探測能力提高了一個量級以上。該衛(wèi)星于北京時間今年1月9日15時03分，在我國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丙運載火箭發(fā)射升空。

“這些觀測結果得到了國際空間科學界的高度認可和關注，為國內外地面和空間望遠鏡的協同觀測提供了重要指引。”袁為民說。

中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任王赤表示，我國空間科學未來擬突破五大科學主題，即極端宇宙、時空漣漪、日地全景、宜居行星和太空格物。

他依次解釋，極端宇宙要揭示宇宙極端條件下的物理規(guī)律；時空漣漪通過在空間探測中低頻引力波，揭示引力與時空本質；日地全景要理解太陽對地球和太陽系的影響；宜居行星探索太陽系天體和系外行星的宜居性，開展地外生命探尋；太空格物揭示太空條件下的物質運動和生命活動規(guī)律。

衛(wèi)星互聯網的“中國首次”

衛(wèi)星互聯網憑借其覆蓋廣、容量大、速度快等優(yōu)勢，將成為全球信息基礎設施的重要組成部分。未來，衛(wèi)星互聯網將與地面網絡深度融合，共同構建更加高效、智能、安全的全球信息通信網絡。

這一方向，我國有著數個中國首次。

由銀河航天（北京）網絡技術有限公司（以下簡稱“銀河航天”）自主研制的“銀河航天靈犀03星”2023年7月23日成功發(fā)射。據研發(fā)團隊介紹，這顆衛(wèi)星的主要功能為低軌道寬帶通信，衛(wèi)星配備的“數字載荷”可以通俗理解為給衛(wèi)星安裝了智能“大腦”，可以使衛(wèi)星靈活調配自身的通信資源，根據業(yè)務需求，自動進行運算并進行波束的調配。

該衛(wèi)星是我國首次在軌對多星堆疊發(fā)射技術進行驗證，正在為我國巨型低軌通信星座的快速部署提供技術支撐。

從外形來看，銀河航天靈犀03星的構型猶如汽車底盤，也是我國首款衛(wèi)星主體結構采用一體化成型的衛(wèi)星，整體鑄造技術使得后續(xù)批量生產更加便捷。值得注意的是，衛(wèi)星采用開放式結構，單機設備直接暴露在太空環(huán)境中，這對衛(wèi)星電子產品的空間環(huán)境防護、溫度控制等有更高要求。因此，該衛(wèi)星配置了主動熱控流體回路，相當于為衛(wèi)星配置了“空調”主動調節(jié)溫度。

銀河航天致力于衛(wèi)星互聯網解決方案和衛(wèi)星制造，該公司公共事務總經理徐穎向《中國經濟周刊》表示：“公司正在加速可堆疊平板衛(wèi)星的批量研制，面向手機直連衛(wèi)星的相控陣天線、星上大能源、數字處理載荷等核心技術攻關，攜手產業(yè)鏈上下游，加速衛(wèi)星互聯網建設?！?/p>

在商業(yè)航天政策與技術雙重驅動下，我國衛(wèi)星組件化、頻譜化、批量化生產工藝持續(xù)優(yōu)化，衛(wèi)星發(fā)射制造成本將顯著降低。衛(wèi)星精度持續(xù)提高，數據獲取成本進一步下降，也為空天信息應用提供了更加優(yōu)質的數據源。

數據統計顯示，2023年我國民營火箭企業(yè)的13次商業(yè)發(fā)射，全部來自北京。令人振奮的是，商業(yè)航天發(fā)展的先行者北京，已經亮出商業(yè)航天發(fā)展路線圖，按下加快建設具有全球影響力的商業(yè)航天創(chuàng)新發(fā)展高地的加速鍵。

《北京市加快商業(yè)航天創(chuàng)新發(fā)展行動方案（2024—2028年）》指出，到2028年，北京商業(yè)航天創(chuàng)新能力顯著增強，產業(yè)能級明顯提升：在全國率先實現可重復使用火箭入軌回收復飛，引進和培育500家以上高新技術企業(yè)、100家以上專精特新企業(yè)和10家以上獨角獸企業(yè)，上市企業(yè)數量超過20家。此后，爭取再用5年時間，北京將建成具有全球影響力的商業(yè)航天創(chuàng)新發(fā)展高地。

全球首款經飛行驗證的液氧甲烷運載火箭發(fā)動機——天鵲80噸（TQ-12）發(fā)動機真機

高分辨率SAR衛(wèi)星模型

柔性太陽翼平板式通訊衛(wèi)星模型

AI大模型：與千行百業(yè)深度融合

邁向未來不止是未來產業(yè)，千行百業(yè)都在積極擁抱前沿科技，實現轉型升級。

AI（人工智能）大模型經過海量的信息知識深度學習訓練，能夠邏輯推理生成文本、圖片、聲音、視頻和代碼等內容，能夠像人一樣聰明甚至在某些方面勝過人類。更為重要的是AI大模型技術正在與千行百業(yè)深度融合。

以制造業(yè)為例，AI大模型正在對全球制造業(yè)產生重大影響。

阿里云智能集團副總裁安筱鵬對《中國經濟周刊》記者表示：“技術的融合會繼續(xù)加速。美國的AI大模型加上德國的制造業(yè)，可能會重構德國工業(yè)4.0、智能制造和工業(yè)互聯網，進而影響未來全球制造業(yè)的格局。”

德國漢諾威博覽會不久前閉幕，參會人員告訴安筱鵬，很多展廳和企業(yè)都在討論AI大模型如何與制造業(yè)結合。安筱鵬表示，制造業(yè)是未來AI大模型應用的主戰(zhàn)場。AI大模型將會融入制造業(yè)的研發(fā)設計、生產工藝、質量管理、運營控制、營銷服務、組織協同和經營管理的方方面面?！八袊叶家谶@個賽道上奮起直追。”

阿里云與廣東拓斯達科技股份有限公司合作，訓練出了一個基于拓斯達控制器平臺的通用機器人大模型，其中包括機器人碼垛解決方案。工作人員只需要點擊“開始啟動”按鍵，大模型就能自動計算出不同貨箱的位置，工業(yè)機器人即可自動完成碼垛。

“未來所有的智能硬件，都會被AI大模型驅動。”安筱鵬預測，無論是何種形態(tài)的機器人、何種形態(tài)的終端都是如此，而其核心競爭力是高智力水平的大模型驅動。

越來越多的一線生產企業(yè)為AI大模型提供算力支持。

摩爾線程是國內領先的GPU（圖形處理器）公司，目前已成功落地多個全國產千卡千億模型算力集群項目。摩爾線程相關負責人告訴《中國經濟周刊》記者，AI大模型第三次“數實融合”浪潮全面到來，智能化是其主要特征。

近日，摩爾線程正與無問芯穹聯合推進基于夸娥千卡集群的“MT-infini-3B”合作大模型實訓。在實訓中，夸娥千卡集群實現了長時間穩(wěn)定訓練不中斷，已可以為千億參數級別大模型訓練提供持續(xù)高效的高性能算力支持。

北京算能科技有限公司相關負責人向《中國經濟周刊》記者介紹，公司攜手京東科技，對京東的一個傳統倉庫進行全面數字化升級，該倉庫結合算能的智算能力，對作業(yè)合規(guī)性、貨位貨物輪廓進行智能識別。其近期聯合瑞莎（Radxa）共同推出一款名為Fogwise AirBox的邊緣AI微服務器，這款處理器的TPU（張量處理器）算力，可以使其在更短的時間內并行處理更多數據，實現快速復雜的數據分析和圖像處理。

“我們將在2024年下半年發(fā)布集推理、訓練能力于一體的云端大算力處理器BM1690?！北本┧隳芸萍加邢薰鞠嚓P負責人介紹，以此處理器為基礎的訓練推理卡，將達到業(yè)界主流和國內領先水平，全面助力云端大語言模型的快速商用落地。

責編：楊琳 yanglin@ceweekly.cn

美編：孟凡婷