【中國經濟周刊】首席攝影記者 肖翊I攝
【中國經濟周刊】 記者 孫庭陽 賈璇 | 北京報道
未來產業的熱度越來越高。
今年的政府工作報告提出，積極培育新興產業和未來產業。制定未來產業發展規劃，開辟量子技術、生命科學等新賽道，建立一批未來產業先導區。
各地均在跟進謀劃未來產業發展。那麽，未來產業應該如何發力？中國的科研水平處在什麽階段？它們又將如何改變我們的生活？
腦機介面：中國科研水平走在世界前列
工信部總工程師趙誌國此前介紹，在產業界共同努力下，中國已經形成覆蓋基礎層、技術層與套用層的腦機介面全產業鏈，並在醫療、教育、工業、娛樂等領域套用落地。工信部將把腦機介面作為培育未來產業發展的重要方向，加強腦機介面套用場景的探索，加速推動腦機介面產業蓬勃發展。
2024中關村論壇年會上展示的「北腦二號」智能腦機系統 【中國經濟周刊】記者 賈璇I攝
「腦控打字」技術展示
中國成為重要的腦機介面技術原創地
「近年來，伴隨科技飛速發展，腦機介面產業發展迅速，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，為科學技術創新和高質素發展帶來新契機。」中國工程院院士、腦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。
什麽是腦機介面？顧曉松介紹，腦機介面是人工智能和神經科學的集合，把人類的思維透過電訊號采集出來，經過解碼、編碼的過程，運用人工智能等方法，實作機器代替人完成工作的過程。介面連線的是大腦想法和機器，最終實作人們希望它實作的功能。
據介紹，腦機介面已與醫學、通訊、遊戲、軍事國防等領域緊密結合，並產生新套用場景。顧曉松舉例說：「太空人在太空中的一些通訊，正是由腦機介面、人工智能等前沿技術實作；醫療領域也已經出現很多新的可穿戴式醫療器材；在神經情感功能調節方面，腦機介面也能起到很好的作用。」
值得註意的是，中國在腦機介面領域的科研投入、產出已經走在世界前列。顧曉松特別提到，目前，全球有近40個國家和地區開展腦機介面技術創新，相關科研專案的投入金額和科研產出持續增長，發明專利申請持續活躍。「中國是開展腦機介面科研專案較多的國家之一，正成為重要的腦機介面技術原創地。」
2024中關村論壇年會「腦機介面創新發展與套用論壇」上，腦機介面產業聯盟釋出首批【2024腦機介面產業創新十大案例】，包括大腦360認知能力與心理健康腦電測訓系統、便攜式腦機介面駕駛安全智能防控系統、高場強磁共振相容藍芽可感知腦起搏器等，涵蓋多個腦機介面核心器件、系統產品及行業套用場景，展示了中國在腦機介面技術及產業套用方面的創新成果。
「北腦二號」智能腦機系統作為2024中關村論壇年會重大釋出成果之一全新亮相。該系統研發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」透過自主研發的高密度柔性微絲電極、千通道神經電訊號采集系統，以及即時編解碼演算法等關鍵技術來實作效果。「簡單來說，透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」填補了中國高效能侵入式腦機介面空白，解決了大規模單細胞訊號長期穩定記錄和即時解碼的國際前沿難題，也是全球首次實作獼猴透過「意念」控制對二維動態目標的腦控攔截。
顯微鏡下的大腦神經網絡 【中國經濟周刊】記者 賈璇I攝
腦機介面器材或將成為大眾消費品
從技術路徑來看，目前腦機介面的實作可大致分為非植（侵）入式與植（侵）入式，二者各具優勢。
中國科學院院士、神經外科醫學家趙繼宗向【中國經濟周刊】記者表示：「侵入式腦機介面將芯片直接貼在大腦皮層上，接收到的訊號精度高，但需要開顱。雖然現在開顱可以透過微創手術實作，創口僅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訊號失效，也有感染風險。非侵入式腦機介面的電極在可穿戴的‘帽子’上，訊號強度不如侵入式，但不用開顱。這兩類技術都在各自克服自身問題，不斷向前發展。」
值得註意的是，多位專家紛紛提及，侵入式腦機發展面臨一個極具挑戰的問題：倫理。
清華大學長聘教授、腦機介面產業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。「首先，腦機介面芯片植入大腦後可隨時檢測被植入者大腦狀態，不像日常人們使用的鍵盤滑鼠，可以隨時停用。」
他認為，腦機介面可以根據使用者的實際分級授權使用。例如在上課時，可以授權腦機介面全力工作，而當人們睡覺和休息時，就只開放部份許可權，對使用者私密進行保護。
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，植入式腦機介面一定要受到嚴格監管。「一些技術能夠把資訊寫入大腦，但是目前還沒有技術能夠對植入的資訊進行有效擦除。」
令人期待的是，就在4月26日舉行的腦機介面創新發展與套用論壇上，中國科學院院士、神經外科醫學家趙繼宗釋出了神經系統疾病腦機介面臨床研究實施與管理的中國專家共識（以下簡稱「專家共識」）。
他介紹，釋出專家共識主要是因為目前在腦機介面套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，醫療機構可能會遇到審批、合規等問題。醫院雖然有醫學倫理委員會，但沒有頂層檔作為執行或操作依據。
趙繼宗坦言，非侵入式腦機介面面臨病人是否適用的問題。侵入式腦機介面面臨的問題更加直接，要求病人做開顱手術。「釋出專家共識就是為了讓開展腦機介面研究的醫療機構有基礎準則可以參照，這對臨床來說非常迫切。」
談及未來，高小榕認為，人類會進入多智能體社會，腦機介面就是人和AI之間溝通的必要手段。人類大腦和外接器材之間會建立普遍的聯系。
高小榕預測，未來腦機介面器材有可能替代手機。「如果腦機介面速度發展很快的話，在元宇宙場景下，‘眼鏡’或腦機介面器材就可替代手機。」
何時會發生這樣的改變？「大約是元宇宙被推廣的時候。」高小榕說。
顧曉松特別提到，腦機介面器材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，除了腦機介面裝備的價格，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。
中國科學院量子資訊重點實驗室副主任、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中開辟新領域、制勝新賽道的重要核心技術。中國的量子計算技術，目前正處於從實驗室研發向產業化套用的過渡階段，科研機構和企業正在積極探索和開發量子計算技術與套用，並努力推動量子計算技術的產業化發展。
更強算力的共振與提升
「可以按照‘提升資訊系統現有能力、形成資訊系統新質能力、探索形成資訊系統未來能力’三步走戰略實施，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，中國的量子物理學家在世界處於一流水平，「我們要構建起量子電子混合算力網，例如電子電腦占比99%，量子電腦占比1%，讓量子計算形成生態。」
對於量子計算，一線企業對【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，是真正解決各行業算力難題的一個路徑，也將實作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」）創始人兼CEO文凱對【中國經濟周刊】記者談及他對量子計算發展的思考。
玻色量子致力於實用化量子計算，今年4月正式釋出「天工量子大腦550W」量子電腦，同時釋出了「開物SDK」開發套件。
文凱以「天工量子大腦550W」在銀行系統中的套用舉例。該電腦在99個底層標的資產中選擇10個構建投資組合，能夠以超越「窮舉演算法」上億倍的速度，超越「模擬退火最佳化演算法」上千倍的速度，實作有效求解。更進一步，在全部2的99次方策略空間尋優問題上，可實作超越「模擬退火最佳化演算法」上萬倍速度的成功求解。
玻色量子釋出電腦的同時，為何要釋出「開物SDK」開發套件？
「幫助使用者使用這台量子電腦。」玻色量子創始人兼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，幫助使用者執行計算。
他從三個角度解釋。其一，使用者只需關註數學模型，「開物SDK」開發套件可以自動分解復雜演算法，智能最佳化，一鍵解決約束項問題，無需接入真正的電腦即可模擬編程求解，計算更高效。其二，保證精度平衡，速度與準確兩者兼得。其三，自動分解大規模問題為小規模問題的集合。有了這個開發套件，量子電腦「好用」和「全能」的優勢能充分體現。
馬寅認為，以量子電腦為代表的基礎算力、開發套件、多行業生態夥伴共研的量子演算法，三者結合是持續突破實用化量子計算邊界的三大支柱。當千行百業的使用者都參與到量子計算的生態中，才能找到量子計算可規模擴充套件、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生什麽改變？
「未來，我們要做一張覆蓋全國的健康網。」美國國家工程院院士、美國第三腦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電腦。進入人工智能時代，中國每個單位、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，除了醫療，在其他套用場景裏，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，他回到國內後，設計了中國第一台超級電腦。大家就在那台超級電腦上建模型，研究生物醫學、制藥學。這台超級電腦培養了很多人才。
近年來，中國超級電腦的套用領域逐漸拓寬，從醫學研究、氣象預報、石油勘探這樣的國家戰略領域，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，越來越貼近國民經濟生活。
「智能超算還能在鄉鎮指揮整個街道的紅綠燈，在農村研究大棚作物生長。」陳世卿展望，這些分布式的智能超算，未來可以為智慧醫療、教育、交通、環保、娛樂等各個領域提供算力，「將來在家裏就能看這些高畫質電影，3D或8K的都不成問題」。
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商業航天：頻頻「上新」，屢創世界級成果
探索宇宙，逐夢航天。近年來，中國在航天領域取得一系列自主可控的科技創新成果，湧現出一批高端裝備，其中不乏多個世界級成果和「中國首次」。
中國空間科學「新動作」獲國際認可
愛因斯坦探針衛星任務第一批在軌科學探測影像在中關村論壇期間釋出。其中一張影像展示的是寬視場X射線望遠鏡指向銀河系中心的觀測影像，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台研究員、愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民介紹，目前，該衛星已探測到新的暫現源17例、恒星耀發168例，釋出了10余條全球電報，引導國際上多台光學和射電望遠鏡、空間X射線天文台開展後隨觀測。
據悉，愛因斯坦探針衛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星研制。
該衛星的抓總研制單位中國科學院微小衛星創新研究院向【中國經濟周刊】記者介紹，愛因斯坦探針衛星有三大科學目標，包括發現宇宙中X射線暫現和爆發天體，發現和探索宇宙中沈寂黑洞的耀發，探尋來自重力波源的X射線訊號。
值得註意的是，愛因斯坦探針衛星比現有的國際上的同類器材對暫現源/爆發源的探測能力提高了一個量級以上。該衛星於台北時間今年1月9日15時03分，在中國西昌衛星發射中心使用長征二號丙運載火箭發射升空。
「這些觀測結果得到了國際空間科學界的高度認可和關註，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，中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律；時空漣漪透過在空間探測中低頻重力波，揭示重力與時空本質；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律。
衛星互聯網的「中國首次」
衛星互聯網憑借其覆蓋廣、容量大、速度快等優勢，將成為全球資訊基礎設施的重要組成部份。未來，衛星互聯網將與地面網絡深度融合，共同構建更加高效、智能、安全的全球資訊通訊網絡。
這一方向，中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日成功發射。據研發團隊介紹，這顆衛星的主要功能為低軌域寬頻通訊，衛星配備的「數碼載荷」可以通俗理解為給衛星安裝了智能「大腦」，可以使衛星靈活調配自身的通訊資源，根據業務需求，自動進行運算並進行波束的調配。
該衛星是中國首次在軌對多星堆疊發射技術進行驗證，正在為中國巨型低軌通訊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，也是中國首款衛星主體結構采用一體化成型的衛星，整體鑄造技術使得後續批次生產更加便捷。值得註意的是，衛星采用開放式結構，單機器材直接暴露在太空環境中，這對衛星電子產品的空間環境防護、溫度控制等有更高要求。因此，該衛星配置了主動熱控流體回路，相當於為衛星配置了「空調」主動調節溫度。
銀河航天致力於衛星互聯網解決方案和衛星制造，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星的批次研制，面向手機直連衛星的相控陣天線、星上大能源、數碼處理載荷等核心技術攻關，攜手產業鏈上下遊，加速衛星互聯網建設。」
在商業航天政策與技術雙重驅動下，中國衛星元件化、頻譜化、批次化生產工藝持續最佳化，衛星發射制造成本將顯著降低。衛星精度持續提高，數據獲取成本進一步下降，也為空天資訊套用提供了更加優質的資料來源。
數據統計顯示，2023年中國民營火箭企業的13次商業發射，全部來自北京。令人振奮的是，商業航天發展的先行者北京，已經亮出商業航天發展路線圖，按下加快建設具有全球影響力的商業航天創新發展高地的加速鍵。
【北京市加快商業航天創新發展行動方案（2024—2028年）】指出，到2028年，北京商業航天創新能力顯著增強，產業能階明顯提升：在全國率先實作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、100家以上專精特新企業和10家以上獨角獸企業，上市企業數量超過20家。此後，爭取再用5年時間，北京將建成具有全球影響力的商業航天創新發展高地。
AI大模型：與千行百業深度融合
邁向未來不止是未來產業，千行百業都在積極擁抱前沿科技，實作轉型升級。
AI（人工智能）大模型經過海量的資訊知識深度學習訓練，能夠邏輯推理生成文本、圖片、聲音、影片和程式碼等內容，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深度融合。
以制造業為例，AI大模型正在對全球制造業產生重大影響。
阿裏雲智能集團副總裁安筱鵬對【中國經濟周刊】記者表示：「技術的融合會繼續加速。美國的AI大模型加上德國的制造業，可能會重構德國工業4.0、智能制造和工業互聯網，進而影響未來全球制造業的格局。」
德國漢諾威博覽會不久前閉幕，參會人員告訴安筱鵬，很多展廳和企業都在討論AI大模型如何與制造業結合。安筱鵬表示，制造業是未來AI大模型套用的主戰場。AI大模型將會融入制造業的研發設計、生產工藝、質素管理、營運控制、行銷服務、組織協同和經營管理的方方面面。「所有國家都要在這個賽道上奮起直追。」
阿裏雲與廣東拓斯達科技股份有限公司合作，訓練出了一個基於拓斯達控制器平台的通用機器人大模型，其中包括機器人碼垛解決方案。工作人員只需要點選「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，無論是何種形態的機器人、何種形態的終端都是如此，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為AI大模型提供算力支持。
摩爾執行緒是國內領先的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專案。摩爾執行緒相關負責人告訴【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，摩爾執行緒正與無問芯穹聯合推進基於誇娥千卡集群的「MT-infini-3B」合作大模型實訓。在實訓中，誇娥千卡集群實作了長時間穩定訓練不中斷，已可以為千億參數級別大模型訓練提供持續高效的高效能算力支持。
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碼化升級，該倉庫結合算能的智算能力，對作業合規性、貨位貨物輪廓進行智能辨識。其近期聯合瑞莎（Radxa）共同推出一款名為Fogwise AirBox的邊緣AI微伺服器，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並列處理更多數據，實作快速復雜的數據分析和影像處理。
「我們將在2024年下半年釋出集推理、訓練能力於一體的雲端大算力處理器BM1690。」北京算能科技有限公司相關負責人介紹，以此處理器為基礎的訓練推理卡，將達到業界主流和國內領先水平，全面助力雲端大語言模型的快速商用落地。
（本文刊發於【中國經濟周刊】2024年第9期）
