读懂未来产业，看清美妙未来

孙庭阳　贾璇

未来产业的热度越来越高。

今年的政府工作报告提出，积极培育新兴产业和未来产业。制定未来产业发展规划，开辟量子技术、生命科学等新赛道，创建一批未来产业先导区。

各地均在跟进谋划未来产业发展。那么，未来产业应该如何发力？我国的科研水平处在什么阶段？它们又将如何改变我们的生活？

脑机接口：我国科研水平走在世界前列

工信部总工程师赵志国此前介绍，在产业界共同努力下，我国已经形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链，并在医疗、教育、工业、娱乐等领域应用落地。工信部将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向，加强脑机接口应用场景的探索，加速推动脑机接口产业蓬勃发展。

我国成为重要的脑机接口技术原创地

“近年来，伴随科技飞速发展，脑机接口产业发展迅速，特别是其与人工智能的结合，能够解决很多之前不能解决的问题，为科学技术创新和高质量发展带来新契机。”中国工程院院士、脑机海河实验室主任顾晓松接受《中国经济周刊》记者采访时表示。

什么是脑机接口？顾晓松介绍，脑机接口是人工智能和神经科学的集合，把人类的思维通过电信号采集出来，经过解码、编码的过程，运用人工智能等方法，实现机器代替人完成工作的过程。接口连接的是大脑想法和机器，最终实现人们希望它实现的功能。

2024 中关村论坛年会上展示的“北脑二号”智能脑机系统

“脑控打字”技术展示。《中国经济周刊》记者 贾璇I 摄

据介绍，脑机接口已与医学、通信、游戏、军事国防等领域紧密结合，并产生新应用场景。顾晓松举例说：“宇航员在太空中的一些通信，正是由脑机接口、人工智能等前沿技术实现；医疗领域也已经出现很多新的可穿戴式医疗设备；在神经情感功能调节方面，脑机接口也能起到很好的作用。”

值得注意的是，我国在脑机接口领域的科研投入、产出已经走在世界前列。顾晓松特别提到，目前，全球有近40个国家和地区开展脑机接口技术创新，相关科研项目的投入金额和科研产出持续增长，发明专利申请持续活跃。“我国是开展脑机接口科研项目较多的国家之一，正成为重要的脑机接口技术原创地。”

2024中关村论坛年会“脑机接口创新发展与应用论坛”上，脑机接口产业联盟发布首批《2024脑机接口产业创新十大案例》，包括大脑360认知能力与心理健康脑电测训系统、便携式脑机接口驾驶安全智能防控系统、高场强磁共振兼容蓝牙可感知脑起搏器等，涵盖多个脑机接口核心器件、系统产品及行业应用场景，展示了我国在脑机接口技术及产业应用方面的创新成果。

“北脑二号”智能脑机系统作为2024中关村论坛年会重大发布成果之一全新亮相。该系统研发单位北京芯智达神经技术有限公司的工作人员向《中国经济周刊》介绍，“北脑二号”通过自主研发的高密度柔性微丝电极、千通道神经电信号采集系统，以及实时编解码算法等关键技术来实现效果。“简单来说，通过在颅内植入一片牵着柔软细丝的薄膜，就能让绑住双手的猕猴用‘意念控制机械臂，抓住运动中的‘草莓。”

“北脑二号”填补了我国高性能侵入式脑机接口空白，解决了大规模单细胞信号长期稳定记录和实时解码的国际前沿难题，也是全球首次实现猕猴通过“意念”控制对二维动态目标的脑控拦截。

脑机接口设备或将成为大众消费品

从技术路径来看，目前脑机接口的实现可大致分为非植（侵）入式与植（侵）入式，二者各具优势。

中国科学院院士、神经外科医学家赵继宗向《中国经济周刊》记者表示：“侵入式脑机接口将芯片直接贴在大脑皮层上，接收到的信号精度高，但需要开颅。虽然现在开颅可以通过微创手术实现，创口仅1～2厘米，但放入人体的异物会导致人体免疫反应，时间长了电极会被包裹导致信号失效，也有感染风险。非侵入式脑机接口的电极在可穿戴的‘帽子上，信号强度不如侵入式，但不用开颅。这两类技术都在各自克服自身问题，不断向前发展。”

值得注意的是，多位专家纷纷提及，侵入式脑机发展面临一个极具挑战的问题：伦理。

清华大学长聘教授、脑机接口产业联盟专家委员会副主任委员高小榕从三个方面向《中国经济周刊》记者具体阐述。“首先，脑机接口芯片植入大脑后可随时检测被植入者大脑状态，不像日常人们使用的键盘鼠标，可以随时停用。”

他认为，脑机接口可以根据使用者的实际分级授权使用。例如在上课时，可以授权脑机接口全力工作，而当人们睡觉和休息时，就只开放部分权限，对使用者隐私进行保护。

其次，芯片植入可能对大脑造成一定损伤，这需要植入者和研发人员在损伤和获益中找到平衡点。

此外，高小榕认为，植入式脑机接口一定要受到严格监管。“一些技术能够把信息写入大脑，但是目前还没有技术能够对植入的信息进行有效擦除。”

令人期待的是，就在4月26日举行的脑机接口创新发展与应用论坛上，中国科学院院士、神经外科医学家赵继宗发布了神经系统疾病脑机接口临床研究实施与管理的中国专家共识（以下简称“专家共识”）。

《中国经济周刊》记者 贾璇I摄

他介绍，发布专家共识主要是因为目前在脑机接口应用方面尚未有国家级的伦理准则明确落地。厂家生产的产品要在临床上使用，医疗机构可能会遇到审批、合规等问题。医院虽然有医学伦理委员会，但没有顶层文件作为执行或操作依据。

赵继宗坦言，非侵入式脑机接口面临病人是否适用的问题。侵入式脑机接口面临的问题更加直接，要求病人做开颅手术。“发布专家共识就是为了让开展脑机接口研究的医疗机构有基础准则可以参照，这对临床来说非常迫切。”

谈及未来，高小榕认为，人类会进入多智能体社会，脑机接口就是人和AI之间沟通的必要手段。人类大脑和外接设备之间会建立普遍的联系。

高小榕预测，未来脑机接口设备有可能替代手机。“如果脑机接口速度发展很快的话，在元宇宙场景下，‘眼镜或脑机接口设备就可替代手机。”

何时会发生这样的改变？“大约是元宇宙被推广的时候。”高小榕说。

顾晓松特别提到，脑机接口设备或将成为像手机一样的大众消费产品，最重要的是把成本控制下来，“要让大家用得起，给百姓获得感”。他坦言，除了脑机接口装备的价格，相应的解码和计算等服务收费也要让大众能够消费得起。

量子计算：构建量子电子混合算力网

无论是AI大模型，还是GPU，算力都是基础。

中国科学院量子信息重点实验室副主任、中国科学技术大学教授郭国平认为，以量子计算技术为代表的量子科技，在面向“十四五”乃至更长远的未来，有望成为中国在全球科技产业中开辟新领域、制胜新赛道的重要核心技术。我国的量子计算技术，目前正处于从实验室研发向产业化应用的过渡阶段，科研机构和企业正在积极探索和开发量子计算技术与应用，并努力推动量子计算技术的产业化发展。

更强算力的共振与提升

“可以按照‘提升信息系统现有能力、形成信息系统新质能力、探索形成信息系统未来能力三步走战略实施，构建量子电子混合算力网，打造世界级量子电子科技产业集群。”中国工程院院士、中国电科首席科学家陆军提出建议。

陆军说，我国的量子物理学家在世界处于一流水平，“我们要构建起量子电子混合算力网，例如电子计算机占比99%，量子计算机占比1%，让量子计算形成生态。”

对于量子计算，一线企业对《中国经济周刊》记者表达了他们的思考。

“量子计算不是替代经典算力，是将量子算力与经典算力无缝融合，是真正解决各行业算力难题的一个路径，也将实现更强算力的共振与提升。”北京玻色量子科技有限公司（以下简称“玻色量子”）创始人兼CEO文凯对《中国经济周刊》记者谈及他对量子计算发展的思考。

玻色量子致力于实用化量子计算，今年4月正式发布“天工量子大脑550W”量子计算机，同时发布了“开物SDK”开发套件。

文凯以“天工量子大脑550W”在银行系统中的应用举例。该计算机在99个底层标的资产中选择10个构建投资组合，能够以超越“穷举算法”上亿倍的速度，超越“模拟退火优化算法”上千倍的速度，实现有效求解。更进一步，在全部2的99次方策略空间寻优问题上，可实现超越“模拟退火优化算法”上万倍速度的成功求解。

玻色量子发布计算机的同时，为何要发布“开物SDK”开发套件？

“帮助用户使用这台量子计算机。”玻色量子创始人兼COO马寅回答。

马寅介绍，“开物SDK”可以对接真实世界的场景和数据问题，让真实场景中的问题有效转化为底层量子系统上的硬件关系，帮助用户运行计算。

他从三个角度解释。其一，用户只需关注数学模型，“开物SDK”开发套件可以自动分解复杂算法，智能优化，一键解决约束项问题，无需接入真正的计算机即可模拟编程求解，计算更高效。其二，保证精度平衡，速度与准确两者兼得。其三，自动分解大规模问题为小规模问题的集合。有了这个开发套件，量子计算机“好用”和“全能”的优势能充分体现。

马寅认为，以量子计算机为代表的基础算力、开发套件、多行业生态伙伴共研的量子算法，三者结合是持续突破实用化量子计算边界的三大支柱。当千行百业的用户都参与到量子计算的生态中，才能找到量子计算可规模扩展、可高频使用的场景。

算力如何改变生活

有了算力做保障，未来我们的生活会发生什么改变？

“未来，我们要做一张覆盖全国的健康网。”美国国家工程院院士、美国第三脑研究院院长陈世卿告诉《中国经济周刊》记者。国家实验室需要中央集中型的大型超级计算机。进入人工智能时代，我国每个单位、每个街道、每个自然村未来都将有智能算力。未来，每家每人将有一些监测健康的仪器，智能算力把这些数据收集起来进行分析，找出可能生病的苗头，为预防疾病提供参考。

陈世卿解释，除了医疗，在其他应用场景里，也可以利用智能超算收集数据进行分析。

陈世卿回忆，上世纪80年代，他回到国内后，设计了中国第一台超级计算机。大家就在那台超级计算机上建模型，研究生物医学、制药学。这台超级计算机培养了很多人才。

近年来，我国超级计算机的应用领域逐渐拓宽，从医学研究、气象预报、石油勘探这样的国家战略领域，拓展到互联网、大数据、人工智能、基因测序、影视制作、金融等领域，惠及各个不同的行业，越来越贴近国民经济生活。

“智能超算还能在乡镇指挥整个街道的红绿灯，在农村研究大棚作物生长。”陈世卿展望，这些分布式的智能超算，未来可以为智慧医疗、教育、交通、环保、娱乐等各个领域提供算力，“将来在家里就能看这些高清电影，3D或8K的都不成问题”。

商业航天：频频“上新”，屡创世界级成果

探索宇宙，逐梦航天。近年来，我国在航天领域取得一系列自主可控的科技创新成果，涌现出一批高端装备，其中不乏多个世界级成果和“中国首次”。

我国空间科学“新动作”获国际认可

爱因斯坦探针卫星任务第一批在轨科学探测图像在中关村论坛期间发布。其中一张图像展示的是宽视场X射线望远镜指向银河系中心的观测图像，曝光时间约40000秒。几乎所有明亮的X射线天体都能在图中分辨出来，这些紫色的十字形光斑是由龙虾眼X射线望远镜拍摄成像。宽视场X射线望远镜有着世界上最大的X射线聚焦成像视场。

中国科学院国家天文台研究员、爱因斯坦探针卫星首席科学家袁为民介绍，目前，该卫星已探测到新的暂现源17例、恒星耀发168例，发布了10余条全球电报，引导国际上多台光学和射电望远镜、空间X射线天文台开展后随观测。

据悉，爱因斯坦探针卫星是中国科学院空间科学（二期）先导专项立项实施的空间科学卫星系列任务之一，由中方主导，欧洲航天局、德国马普地外物理研究所和法国航天局以国际合作形式参与卫星研制。

该卫星的抓总研制单位中国科学院微小卫星创新研究院向《中国经济周刊》记者介绍，爱因斯坦探针卫星有三大科学目标，包括发现宇宙中X射线暂现和爆发天体，发现和探索宇宙中沉寂黑洞的耀发，探寻来自引力波源的X射线信号。

值得注意的是，爱因斯坦探针卫星比现有的国际上的同类设备对暂现源/爆发源的探测能力提高了一个量级以上。该卫星于北京时间今年1月9日15时03分，在我国西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭发射升空。

“这些观测结果得到了国际空间科学界的高度认可和关注，为国内外地面和空间望远镜的协同观测提供了重要指引。”袁为民说。

中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任王赤表示，我国空间科学未来拟突破五大科学主题，即极端宇宙、时空涟漪、日地全景、宜居行星和太空格物。

他依次解释，极端宇宙要揭示宇宙极端条件下的物理规律；时空涟漪通过在空间探测中低频引力波，揭示引力与时空本质；日地全景要理解太阳对地球和太阳系的影响；宜居行星探索太阳系天体和系外行星的宜居性，开展地外生命探寻；太空格物揭示太空条件下的物质运动和生命活动规律。

卫星互联网的“中国首次”

卫星互联网凭借其覆盖广、容量大、速度快等优势，将成为全球信息基础设施的重要组成部分。未来，卫星互联网将与地面网络深度融合，共同构建更加高效、智能、安全的全球信息通信网络。

这一方向，我国有着数个中国首次。

由银河航天（北京）网络技术有限公司（以下简称“银河航天”）自主研制的“银河航天灵犀03星”2023年7月23日成功发射。据研发团队介绍，这颗卫星的主要功能为低轨道宽带通信，卫星配备的“数字载荷”可以通俗理解为给卫星安装了智能“大脑”，可以使卫星灵活调配自身的通信资源，根据业务需求，自动进行运算并进行波束的调配。

该卫星是我国首次在轨对多星堆叠发射技术进行验证，正在为我国巨型低轨通信星座的快速部署提供技术支撑。

从外形来看，银河航天灵犀03星的构型犹如汽车底盘，也是我国首款卫星主体结构采用一体化成型的卫星，整体铸造技术使得后续批量生产更加便捷。值得注意的是，卫星采用开放式结构，单机设备直接暴露在太空环境中，这对卫星电子产品的空间环境防护、温度控制等有更高要求。因此，该卫星配置了主动热控流体回路，相当于为卫星配置了“空调”主动调节温度。

银河航天致力于卫星互联网解决方案和卫星制造，该公司公共事务总经理徐颖向《中国经济周刊》表示：“公司正在加速可堆叠平板卫星的批量研制，面向手机直连卫星的相控阵天线、星上大能源、数字处理载荷等核心技术攻关，携手产业链上下游，加速卫星互联网建设。”

在商业航天政策与技术双重驱动下，我国卫星组件化、频谱化、批量化生产工艺持续优化，卫星发射制造成本将显著降低。卫星精度持续提高，数据获取成本进一步下降，也为空天信息应用提供了更加优质的数据源。

数据统计显示，2023年我国民营火箭企业的13次商业发射，全部来自北京。令人振奋的是，商业航天发展的先行者北京，已经亮出商业航天发展路线图，按下加快建设具有全球影响力的商业航天创新发展高地的加速键。

《北京市加快商业航天创新发展行动方案（2024—2028年）》指出，到2028年，北京商业航天创新能力显著增强，产业能级明显提升：在全国率先实现可重复使用火箭入轨回收复飞，引进和培育500家以上高新技术企业、100家以上专精特新企业和10家以上独角兽企业，上市企业数量超过20家。此后，争取再用5年时间，北京将建成具有全球影响力的商业航天创新发展高地。

全球首款经飞行验证的液氧甲烷运载火箭发动机——天鹊80吨（TQ-12）发动机真机

高分辨率SAR卫星模型

柔性太阳翼平板式通讯卫星模型

AI大模型：与千行百业深度融合

迈向未来不止是未来产业，千行百业都在积极拥抱前沿科技，实现转型升级。

AI（人工智能）大模型经过海量的信息知识深度学习训练，能够逻辑推理生成文本、图片、声音、视频和代码等内容，能够像人一样聪明甚至在某些方面胜过人类。更为重要的是AI大模型技术正在与千行百业深度融合。

以制造业为例，AI大模型正在对全球制造业产生重大影响。

阿里云智能集团副总裁安筱鹏对《中国经济周刊》记者表示：“技术的融合会继续加速。美国的AI大模型加上德国的制造业，可能会重构德国工业4.0、智能制造和工业互联网，进而影响未来全球制造业的格局。”

德国汉诺威博览会不久前闭幕，参会人员告诉安筱鹏，很多展厅和企业都在讨论AI大模型如何与制造业结合。安筱鹏表示，制造业是未来AI大模型应用的主战场。AI大模型将会融入制造业的研发设计、生产工艺、质量管理、运营控制、营销服务、组织协同和经营管理的方方面面。“所有国家都要在这个赛道上奋起直追。”

阿里云与广东拓斯达科技股份有限公司合作，训练出了一个基于拓斯达控制器平台的通用机器人大模型，其中包括机器人码垛解决方案。工作人员只需要点击“开始启动”按键，大模型就能自动计算出不同货箱的位置，工业机器人即可自动完成码垛。

“未来所有的智能硬件，都会被AI大模型驱动。”安筱鹏预测，无论是何种形态的机器人、何种形态的终端都是如此，而其核心竞争力是高智力水平的大模型驱动。

越来越多的一线生产企业为AI大模型提供算力支持。

摩尔线程是国内领先的GPU（图形处理器）公司，目前已成功落地多个全国产千卡千亿模型算力集群项目。摩尔线程相关负责人告诉《中国经济周刊》记者，AI大模型第三次“数实融合”浪潮全面到来，智能化是其主要特征。

近日，摩尔线程正与无问芯穹联合推进基于夸娥千卡集群的“MT-infini-3B”合作大模型实训。在实训中，夸娥千卡集群实现了长时间稳定训练不中断，已可以为千亿参数级别大模型训练提供持续高效的高性能算力支持。

北京算能科技有限公司相关负责人向《中国经济周刊》记者介绍，公司携手京东科技，对京东的一个传统仓库进行全面数字化升级，该仓库结合算能的智算能力，对作业合规性、货位货物轮廓进行智能识别。其近期联合瑞莎（Radxa）共同推出一款名为Fogwise AirBox的边缘AI微服务器，这款处理器的TPU（张量处理器）算力，可以使其在更短的时间内并行处理更多数据，实现快速复杂的数据分析和图像处理。

“我们将在2024年下半年发布集推理、训练能力于一体的云端大算力处理器BM1690。”北京算能科技有限公司相关负责人介绍，以此处理器为基础的训练推理卡，将达到业界主流和国内领先水平，全面助力云端大语言模型的快速商用落地。

责编：杨琳 yanglin@ceweekly.cn

美编：孟凡婷