达摩院2021十大科技趋势：第三代半导体材料迎来应用爆发

12月28日，阿里巴巴达摩院发布2021十大科技趋势。这也是达摩院成立三年以来，第三次发布年度科技趋势。

此次年度科技趋势中，达摩院着重强调了新材料技术可能会为未来科技发展带来的革命。

达摩院认为，未来几年，以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体材料将在材料生长、器件制备等技术上实现突破，并应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等新基建场景，大幅降低整体能耗。

另外，碳基材料作为制作柔性设备的核心材料，将走出实验室并制备可随意伸缩、弯曲的柔性电子设备，例如用该材料制作的电子皮肤不仅机械特性与真实皮肤相似，还有外界环境感知功能。

AI技术开始逐渐神通至传统行业，带来生产及运营效率的大幅提升。尤其是在医疗领域，业界公认AI与药物、疫苗研发结合是大势所趋。

达摩院指出，新型AI算法的迭代及算力突破将解决药物分子靶点确证、药物可成药性等难题，例如在疫苗研发过程中，AI可自动输入有效化合物模型，然后与电脑合成程序产生的数亿种不同的化学化合物对比筛选，最终快速找到疫苗的优质候选化合物。

脑机接口在医疗领域极具研究价值。达摩院在趋势中指出，作为人机交互和人机混合智能未来技术，学术界和工业界正在努力攻克脑信号的采集和处理难题，帮助人类更好地理解大脑工作原理，技术的成熟将加速脑机接口的临床应用，未来将为口不能言、手不能动的患者提供精准康复服务。

达摩院认为，AI、5G、云计算及IoT等数字技术正帮助农业乃至城市的治理发生新一轮变革。在农业领域，自动监测农作物、精细化育种，农产品物流运输可追溯都将变成现实；城市将拥有一颗超级大脑，感知、通信、决策能力全面提升，为城市提供整体治理能力。

附：达摩院2021十大科技趋势

趋势一、以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体迎来应用大爆发以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体，具备耐高温、耐高压、高频率、大功率、抗辐射等优异特性，但受工艺、成本等因素限制，多年来仅限于小范围应用。近年来，随着材料生长、器件制备等技术的不断突破，第三代半导体的性价比优势逐渐显现并正在打开应用市场：SiC元件已用于汽车逆变器，GaN快速充电器也大量上市。未来5年，基于第三代半导体材料的电子器件将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等场景。

趋势二、后“量子霸权”时代，量子纠错和实用优势成核心命题

2020年为后“量子霸权”元年，世界对量子计算的投入持续上涨，技术和生态蓬勃发展，多个平台异彩缤纷。这一潮流将在2021年继续推高社会的关注和期待，量子计算的研究需要证明自身的实用价值；业界需要聚焦“后霸权”时代的使命：协同创新，解决众多的科学和工程难题，为早日到达量子纠错和实用优势两座里程碑铺路奠基。

趋势三、碳基技术突破加速柔性电子发展

柔性电子是指经扭曲、折叠、拉伸等形状变化后仍保持原有性能的电子设备，可用作可穿戴设备、电子皮肤、柔性显示屏等。柔性电子发展的主要瓶颈在于材料——目前的柔性材料，或者“柔性”不足容易失效，或者电性能远不如“硬质”硅基电子。近年来，碳基材料的技术突破为柔性电子提供了更好的材料选择：碳纳米管这一碳基柔性材料的质量已可满足大规模集成电路的制备要求，且在此材料上制备的电路性能超过同尺寸下的硅基电路；而另一碳基柔性材料石墨烯的大面积制备也已实现。

趋势四、AI提升药物及疫苗研发效率

AI已广泛应用于医疗影像、病历管理等辅助诊断场景，但AI在疫苗研发及药物临床研究的应用依旧处于探索阶段。随着新型AI算法的迭代及算力的突破，AI将有效解决疫苗/药物研发周期长、成本高等难题，例如提升化合物筛选、建立疾病模型、发现新靶点、先导化合物发现及先导药物优化等环节的效率。AI与疫苗、药物临床研究的结合可以减少重复劳动与时间消耗，提升研发效率，极大的推动医疗服务和药物的普惠化。

趋势五、脑机接口帮助人类超越生物学极限脑机接口是新一代人机交互和人机混合智能的关键核心技术。脑机接口对神经工程的发展起到了重要支撑与推动作用，帮助人类从更高维度空间进一步解析人类大脑的工作原理。脑机接口这一新技术领域探索性的将大脑与外部设备进行通信，并借由脑力意念控制机器。例如在控制机械臂等方面帮助提升应用精度，将为神智清醒，思维健全，但口不能言、手不能动的患者提供精准康复服务。

趋势六、数据处理实现“自治与自我进化”