顛覆性技術(shù)，指對傳統(tǒng)領(lǐng)域或當(dāng)下主流方案具有整體性能優(yōu)化或功能性替代作用的技術(shù)。這可能是一項完全創(chuàng)新的技術(shù)，也可能是現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)代化升級或新增的應(yīng)用。顛覆性技術(shù)的常見表現(xiàn)為發(fā)明、應(yīng)用新技術(shù)，甚至超越和取代現(xiàn)有的主流技術(shù)。顛覆性技術(shù)通常會對現(xiàn)有的市場結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)體系甚至社會分配等產(chǎn)生變革性影響。社會形態(tài)隨著技術(shù)的不斷革新有著重大變化，工業(yè)革命通過科學(xué)技術(shù)對人類勞力進(jìn)行拓展和解放，促進(jìn)了傳統(tǒng)行業(yè)的機(jī)械化、自動化改造。而到數(shù)字時代、信息時代、智能時代，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、智能硬件等顛覆性技術(shù)對人類腦力進(jìn)行延伸，為更多領(lǐng)域帶來數(shù)字化、智能化突破。如今，世界科技發(fā)展到了最為繁盛且精密的階段，顛覆性技術(shù)每年給世界經(jīng)濟(jì)甚至世界格局帶來巨大影響。世界主要國家對技術(shù)預(yù)見能力高度重視，顛覆性技術(shù)發(fā)展核心技術(shù)能力成為各國戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)：自 2012年由美國國家科學(xué)技術(shù)委員會發(fā)布《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》開始，世界各國核心技術(shù)能力頂層設(shè)計全面加速，德國在 2013 年推出《德國工業(yè) 4.0 戰(zhàn)略》，日本在 2015 年制定《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，中國在黨的十九大報告中指出要“突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，為建設(shè)科技強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、航天強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、交通強(qiáng)國、數(shù)字中國、智慧社會提供有力支撐”。習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)，核心科技是國之重器。在這樣的時代背景下，探討如何發(fā)掘和培育顛覆性技術(shù)，并將核心技術(shù)快速、精準(zhǔn)地投入中國的數(shù)字化經(jīng)濟(jì)建設(shè)，是科研機(jī)構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)的使命和重任。以下闡述顛覆性技術(shù)的 8個趨勢、2種環(huán)境和 7層技術(shù)模型，并介紹云計算、人工智能對數(shù)字化經(jīng)濟(jì)的重要變革作用。
文獻(xiàn)探討與趨勢分析
得益于過去 10年時間互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，計算能力、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)帶寬的迅速增長，算法的演進(jìn)和大數(shù)據(jù)的積累等條件，科技的創(chuàng)新已經(jīng)進(jìn)入質(zhì)變期，大量創(chuàng)新型、融合性技術(shù)和應(yīng)用不斷出現(xiàn)并繁榮。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、VR&AR、云計算等技術(shù)愈發(fā)成熟，業(yè)務(wù)邏輯愈發(fā)清晰，眾多專家學(xué)者針對未來 10年的科技引領(lǐng)趨勢做出了分析和預(yù)測。1988年，物聯(lián)網(wǎng)（internet of things，IoT）概念被首次提出，之后受益于芯片技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)被認(rèn)為將為人類創(chuàng)造巨大價值。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)意指將龐大數(shù)量的設(shè)備和感應(yīng)器通過網(wǎng)絡(luò)通信和信息基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行互聯(lián)從而提供超過單獨(dú)設(shè)備的附加價值。IoT領(lǐng)域被廣大專家學(xué)者寄以厚望，被認(rèn)為會為人類創(chuàng)造一個更美好的世界，使所有物體可以理解人類的真實訴求，并能在沒有明確指示的情況下以人為中心采取響應(yīng)行動。
物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)這兩大基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境重要的不同之處是：如果說互聯(lián)網(wǎng)是人授權(quán)驅(qū)動的信息交換，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下則是物授權(quán)驅(qū)動的信息交換。
在這兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，國際數(shù)據(jù)公司（IDC）的經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型模型將從2010年至今的四大技術(shù)支柱趨勢歸納為社交平臺、移動體驗、大數(shù)據(jù)與分析及云計算（social、mobile、analytics、cloud，合稱SMAC）。《The Economist》做出解讀，認(rèn)為傳統(tǒng)的服務(wù)器&客戶端的時代會被以云計算為支撐的SMAC模型所取代。
1）社交平臺。指以社交工具、社交技術(shù)為基礎(chǔ)，在其上不斷演進(jìn)的包含客戶接入、信息交換、社交新媒體等元素在內(nèi)的平臺。
2）移動體驗。移動體驗不僅局限于諸如手機(jī)、手提電腦等移動設(shè)備，它指的是數(shù)字信息功能在時間、地域、場景各方面的延伸，人們通過移動終端可以隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)，同時也可以通過互聯(lián)網(wǎng)完成各個領(lǐng)域的工作。
3）大數(shù)據(jù)與分析。國際數(shù)據(jù)公司的數(shù)字世界項目（IDC Digital Universe）最新研究結(jié)果表明，全世界的數(shù)據(jù)量每 2年就會翻 1倍，而機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的快速發(fā)展與大數(shù)據(jù)的積累密不可分，人工智能的一個重要應(yīng)用場景是對結(jié)構(gòu)化的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析形成洞察（insight）。
4）云計算。在過去的 1 個世紀(jì)，云計算經(jīng)歷了從初生到快速繁榮的飛躍，在新時代，云的概念除數(shù)據(jù)中心集約化管理、虛擬化售賣外，被賦予了更豐富的內(nèi)涵。從云計算、霧計算、水滴計算的結(jié)合，乃至從傳統(tǒng)的云計算 3 層結(jié)構(gòu)——基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（infrastructure as a service，IaaS）、平臺即服務(wù)（platform as a service，PaaS）、軟件即服務(wù)（software as a service，SaaS）到大數(shù)據(jù)即服務(wù)（data as a service，DaaS）、容器即服務(wù)（container as a service，CaaS）、函數(shù)即服務(wù)（function as a service，F(xiàn)aaS）等新模式不斷豐富，云資源如水如電，是數(shù)字信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)資源。
除目前已經(jīng)日趨成熟的四大支柱技術(shù)趨勢外，由于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能領(lǐng)域的發(fā)展和普及，尚在成長中的四大趨勢——安全、授權(quán)、文本和有機(jī)逐步開始嶄露頭角，未來的物理設(shè)備和軟件系統(tǒng)都將具備自我決策、自我修復(fù)、自我調(diào)優(yōu)的功能。通過會話式平臺和沉浸式交互，人類對智能系統(tǒng)進(jìn)行授權(quán)；智能系統(tǒng)在權(quán)限范圍內(nèi)為人類提供功能安全、數(shù)據(jù)安全、業(yè)務(wù)透明的服務(wù)和代理。
顛覆性科技的7層技術(shù)模型
專注于信息科技領(lǐng)域技術(shù)架構(gòu)的模型，可分 7個層次闡述，分別是芯片、操作系統(tǒng)、通信協(xié)定、人工智能平臺、人工智能能力、智能設(shè)備和云。
芯片是計算領(lǐng)域的底層核心，包括內(nèi)存、中央處理器（CPU）、數(shù)字信號處理（DSP、GPU）、可編程處理器（FPGA）以及隨著人工智能領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的高性能處理器（TPU）、嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）。Moore指出，每2年時間，基礎(chǔ)運(yùn)算單元上的晶體管數(shù)量增加1倍，也就意味著同樣的運(yùn)算單元芯片的運(yùn)算能力基本增加 1倍，或同等運(yùn)算能力設(shè)備的成本造價降低為原來的 1/2。摩爾定律從 1960 年被提出到現(xiàn)在一直與事實相符。但是，由于硅芯片自身特性限制，要保持原有速度繼續(xù)增大晶體管密度，散熱、量子不確定性等正成為重要制約因素。當(dāng)下針對散熱問題，主要通過限制時鐘頻率、增加單一芯片處理器數(shù)量實現(xiàn)，量子計算技術(shù)作為能夠指數(shù)級增強(qiáng)特定領(lǐng)域（如神經(jīng)形態(tài)計算）運(yùn)算能力的全新計算模型可能為芯片的突破提供助力，而另一個突破口——尋找硅片替代材料的領(lǐng)域也同樣受到廣泛關(guān)注。操作系統(tǒng)作為聯(lián)通用戶和物理元器件的中間媒介，是任何計算機(jī)系統(tǒng)的核心組件。其含義非常廣泛，除耳熟能詳?shù)?Windows、Linux、Mac OS X 等計算機(jī)操作系統(tǒng)外，也包含移動系統(tǒng)、片上系統(tǒng)乃至云端的操作系統(tǒng)等。Mac OS主要從處理能力、內(nèi)存管理、存儲管理、安全防護(hù) 4個角度對物理設(shè)備實現(xiàn)保護(hù)與資源調(diào)控，操作系統(tǒng)加上基礎(chǔ)核心元器件就構(gòu)成了基礎(chǔ)的獨(dú)立運(yùn)算單元供用戶使用。不同的計算機(jī)系統(tǒng)通過統(tǒng)一通信協(xié)議，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境。而通信協(xié)定的含義則更為廣泛，包含 TCP/IP等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、http/https的應(yīng)用層協(xié)議，也涵蓋區(qū)塊鏈共識機(jī)制等新型協(xié)定，甚至涉及到物理世界聲音頻段的通信協(xié)定等。
隨著算力、數(shù)據(jù)和算法的不斷積累，機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，人們通常認(rèn)為人工智能技術(shù)會帶來新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。AI平臺是人工智能實現(xiàn)多學(xué)科綜合、多領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)，是以 AI技術(shù)作為新一代操作系統(tǒng)將用戶與計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接的窗口。不同于專注解決某個特定問題而單獨(dú)設(shè)計的算法，人工智能已經(jīng)開始在幾乎所有的新平臺、應(yīng)用程序或設(shè)備上出現(xiàn)。在不同領(lǐng)域內(nèi)，人工智能技術(shù)更多以智能應(yīng)用的形式在人與數(shù)字系統(tǒng)之間搭起一個全新中間層，實現(xiàn)智能化、自然化、場景化的數(shù)字領(lǐng)域接入，并利用其在數(shù)據(jù)分析、規(guī)律洞察等方面的優(yōu)勢提供增強(qiáng)分析能力。在 AI平臺之上，人工智能在特定領(lǐng)域的獨(dú)立算法功能應(yīng)用被習(xí)慣性稱為“AI Skills”，是人工智能技術(shù)和各領(lǐng)域?qū)W科融合，帶動創(chuàng)新能力快速躍升的顛覆性技術(shù)。人工智能對經(jīng)濟(jì)社會的全面滲透催生了智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療、智能教育、智能城市等新模式、新業(yè)態(tài)。同時，人工智能應(yīng)用的快速發(fā)展和豐富將使一系列工作可以被機(jī)器人和算法實現(xiàn)，未來具備 4D特征的工作——業(yè)務(wù)枯燥（dull）、環(huán)境惡劣（dirty）、工作危險（dangerous）和代價昂貴（dear）將率先被人工智能所取代。而對于計算量大、存儲密集且缺少主觀創(chuàng)作的工作，例如法律、會計等專業(yè)領(lǐng)域的工作，機(jī)器能夠做的更快、更安全、成本更低且更準(zhǔn)確，這些工作將可能被機(jī)器所取代。統(tǒng)計表明，在美國有 47%的工作崗位預(yù)計將會受到信息化、智能化技術(shù)普及的影響。智能硬件是放棄嚴(yán)格的編程模型，轉(zhuǎn)而使用人工智能技術(shù)實現(xiàn)高級行為的設(shè)備，能夠更自然地作為數(shù)字世界與物理世界之間聯(lián)通的橋梁，與周圍環(huán)境和人類進(jìn)行沉浸式交互。
自 2006 年亞馬遜云服務(wù)（AWS）發(fā)布 EC2（elastic compute cloud）彈性計算云開始，云計算行業(yè)至今已經(jīng)過 12 年的時間打磨，顛覆性技術(shù)第 7 層的云這一概念定位精確且內(nèi)容豐富。有些理論將云與數(shù)據(jù)中心劃上等號，認(rèn)為云是對計算、存儲等基礎(chǔ)功能的統(tǒng)一化、集約化管理；有些理論認(rèn)為，云是將數(shù)據(jù)和 AI功能分散到不同場景進(jìn)行分布式計算的平臺；有些理論則將云與傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型聯(lián)系在一起。Skala等將云分為 3種主要形態(tài)：云（cloud）、霧（fog）和水滴（dew）計算。云計算是對基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺即服務(wù)、軟件即服務(wù)乃至其他不同場景的大數(shù)據(jù)即服務(wù)、零售即服務(wù)等科技服務(wù)的按需交付使用模式。云計算模式根據(jù)不同服務(wù)類型幫助用戶免除對硬件、操作系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等的管理和維護(hù)，并將原本不靈活的數(shù)據(jù)中心和物理設(shè)備虛擬化為可方便購置、伸縮、刪除的虛擬設(shè)備，為業(yè)務(wù)增長或科技研究提供便利。芯片的不斷發(fā)展，特別是智能硬件的快速躍升為分布式計算提供了可能，霧計算（fog computing）是思科系統(tǒng)公司（Cisco Systems，Inc.）首先引入的分布式計算概念，利用諸如網(wǎng)絡(luò)路由器等近客戶的邊緣設(shè)備提供數(shù)據(jù)、計算、存儲和應(yīng)用服務(wù)。霧計算是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸層面對數(shù)據(jù)處理計算進(jìn)行優(yōu)化，通過尋找物理距離較近的邊緣計算節(jié)點(diǎn)縮減數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁Y源消耗和時延。水滴計算（dew computing）的概念不是基于網(wǎng)絡(luò)層或簡單數(shù)據(jù)存儲分發(fā)的模型，而是以微服務(wù)的概念將垂直分布式計算層次的簡單計算應(yīng)用、前端數(shù)據(jù)處理分析從虛擬化計算節(jié)點(diǎn)移交給用戶終端。霧計算與同為分布式計算的水滴計算相比，最明顯的區(qū)別在于它是專注通過網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)再分配實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽匮訒r及數(shù)據(jù)的實時處理，而水滴計算的優(yōu)勢在于將低層計算服務(wù)放在前端從而將源數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)源打通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與背景分析的結(jié)合。如果說霧計算是面對數(shù)據(jù)層的分布式計算模型，水滴計算則是面向信息（數(shù)據(jù)+元數(shù)據(jù)）層面的彈性分布式計算。
顛覆性技術(shù)對數(shù)字經(jīng)濟(jì)的推動作用
顛覆性技術(shù)除了引領(lǐng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展外，對新一輪產(chǎn)業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)社會改革也會帶來巨大影響。人工智能（AI）和云計算是兩個對新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)的革新產(chǎn)生重要推動作用的顛覆性技術(shù)領(lǐng)域。
人工智能與云計算
人工智能就其重點(diǎn)突破場景可以被歸結(jié)為三大方面：第一，AI本身基礎(chǔ)技術(shù)的不斷演進(jìn)、完善，使得系統(tǒng)能夠有效率的自我學(xué)習(xí)、自我調(diào)優(yōu)、自我修復(fù)乃至有望自主決策驅(qū)動行動；第二，AI技術(shù)在應(yīng)用程序（apps）和分析領(lǐng)域中將得到廣泛應(yīng)用，AI以智能應(yīng)用的形式將人類行為與信息系統(tǒng)以自然語言甚至模糊表達(dá)的方法聯(lián)通，并利用其在數(shù)據(jù)分析、洞察發(fā)現(xiàn)等方面優(yōu)勢為人類提供增強(qiáng)分析能力；第三，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)普及密不可分的智能設(shè)備領(lǐng)域。AI得以發(fā)展的三大原動力為：數(shù)據(jù)、芯片和算法模型。足夠海量的數(shù)據(jù)，加上足夠快的芯片以及不斷強(qiáng)化的算法構(gòu)成的強(qiáng)大算力，這是 AI技術(shù)得以實現(xiàn)的必要條件。而云計算是目前唯一能滿足以上 3方面的基礎(chǔ)技術(shù)服務(wù)。云計算從IaaS、PaaS、SaaS這 3個層面全方位為 AI發(fā)展提供保障，為 AI迅速生長提供豐厚土壤。另一方面，云計算作為顛覆性技術(shù)之一，云計算自身為現(xiàn)實一切彈性需求提供足夠擴(kuò)展計算的能力，使云計算能夠為 AI迅速發(fā)展提供持續(xù)動力引擎。得益于云計算技術(shù)的采用，單位面積水滴計算可承載更多數(shù)據(jù)存儲和計算能力；另一方面 AI對云提出了更高的要求，未來需要更多模擬真實世界商業(yè)場景的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，來幫助實現(xiàn) AI 的價值。云計算擁有更小的芯片、更快的網(wǎng)絡(luò)、更大的算力及帶寬，能夠滿足AI的急速擴(kuò)展中引發(fā)的強(qiáng)勁需求。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)：產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化
數(shù)字經(jīng)濟(jì)可以被劃分為兩項不同的轉(zhuǎn)型模型：傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)諸如農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等的信息化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型以及數(shù)字能力產(chǎn)業(yè)化的商業(yè)應(yīng)用。AI在數(shù)據(jù)計算分析領(lǐng)域的優(yōu)勢決定了其有 4項核心應(yīng)用價值能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化增值。
1）認(rèn)知能力：能夠助力企業(yè)更準(zhǔn)確地判斷需求、優(yōu)化研究和改進(jìn)方向。如某大型企業(yè)通過 AI技術(shù)在傳統(tǒng)醫(yī)療的基礎(chǔ)上發(fā)展出了可辨識醫(yī)學(xué)圖像，在病情分析和診斷準(zhǔn)確性上，即使有豐富臨床經(jīng)驗的放射科醫(yī)師也難以達(dá)到同樣水平。
2）預(yù)測能力：能夠幫助企業(yè)以恰當(dāng)?shù)膬r格將恰當(dāng)?shù)男畔⑼扑徒o正確的目標(biāo)客戶群，促進(jìn)產(chǎn)品銷售。目前一些咨詢公司利用 AI技術(shù)發(fā)展出了預(yù)測顧客購物偏好的創(chuàng)新產(chǎn)品。
3）決策能力：能夠幫助公司以更低的成本和更高的質(zhì)量生產(chǎn)產(chǎn)品，并提升其服務(wù)能力。例如，投資咨詢公司利用AI技術(shù)為顧客提供財富管理建議。
4）集成解決方案能力：能夠為企業(yè)提供豐富、個性化和方便的用戶體驗。如某企業(yè)研發(fā)的自動駕駛汽車可利用AI技術(shù)在有限的已知環(huán)境中行駛。
隨 AI核心技術(shù)的日益完善，其應(yīng)用場景愈發(fā)清晰，除實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化外，如何縮短AI技術(shù)本身的產(chǎn)業(yè)化周期，利用AI為人類生產(chǎn)方式、生活方式乃至思維方式提供科學(xué)幫助和引導(dǎo)已成為全球主要發(fā)達(dá)國家的重要布局。而云作為數(shù)字領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)發(fā)揮出應(yīng)有的支撐、聯(lián)通作用，為經(jīng)濟(jì)社會的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型提供助力，并充當(dāng)至關(guān)重要的基石作用。
結(jié) 論
信息革命是三大社會浪潮（農(nóng)業(yè)革命、工業(yè)革命和信息革命）中變革速度最快、影響最為深廣的技術(shù)革命。而本文所闡述的顛覆性技術(shù)的 8個趨勢、2種環(huán)境和 7 層技術(shù)模型，以及云計算與 AI 對數(shù)字化經(jīng)濟(jì)的重大影響作用，只是這個顛覆性技術(shù)在此次浪潮中迅速迭代的一個縮影。
如今顛覆性技術(shù)的戰(zhàn)略意義已經(jīng)被全世界有遠(yuǎn)見和有實力的國家高度重視，如何在顛覆性技術(shù)迅速發(fā)展的過程中，更清晰地了解技術(shù)本身、更高效地利用顛覆性技術(shù)，讓顛覆性技術(shù)切實引領(lǐng)數(shù)字化經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型是科研機(jī)構(gòu)和創(chuàng)新技術(shù)企業(yè)一直都在思考和需要解決的問題。作為擁有創(chuàng)新性技術(shù)的企業(yè)，我們也將在實踐中持續(xù)關(guān)注顛覆性技術(shù)帶來的切實創(chuàng)新價值，并不斷思考和探討以創(chuàng)新技術(shù)帶動數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，助力國家數(shù)字經(jīng)濟(jì)的新增長點(diǎn)。
