《全球数字技术发展研究报告》——揭示全球数字技术科研实力、人才储备与十大发展趋势

近年来, 数字经济已成为推动全球经济发展的主要动力之一, 更为中国高质量发展提供了强劲动能. 借助数字化技术实现新一轮产业变革, 抢占全球价值链制高点, 已经成为各国争夺战略机遇的关键所在. 中国正积极推动构建数字中国的战略框架, 努力打造新的竞争优势.

为了更好地了解全球数字科技发展的现状与趋势，阿里研究院与智谱AI于近期共同发布了《2023全球数字科技技术发展研究报告》。该报告基于AMiner科技情报平台收集的数据，并采用了文献计量学的方法，在系统、客观的分析框架下，并运用文献计量学的方法对数字科技研究前沿进行了画像展示与分析评价。

一、全球数字科技十大趋势

本研究通过持续跟踪2012年至2021年间数字科技领域的核心论文研究对象，在综合分析的基础上归纳总结出数字科技领域的前沿动态与关键技术体系：包括生物大数据分析、生成式对抗网络算法（Generative adversarial networks, GANs）、沉浸式虚拟现实技术（VR）、量子计算平台以及人工智能在生命科学领域的突破性应用等十个具有代表性的创新方向：这些核心技术涵盖了移动边缘网络架构、可解释性人工智能模型、联邦学习算法框架以及能源区块链技术创新等多个关键领域

趋势一：生物大数据

随着对生命系统的深入探究以及高通量组学技术的衍生而来的发展, 生物信息学研究领域得到了显著拓展, 包括转录组、蛋白质组等多类型组学数据及其在不同层次上的解读, 生命科学逐步发展为从定性描述向动态分析转变, 并实现了精准预测与定量评估.

趋势二：生成式对抗式网络算法

在人工智能领域被视为一个热门研究方向的是生成对抗网络（Generative Adversarial Networks, GANs）。该技术已被广泛应用于图像处理与视觉分析、语音识别与自然语言处理、信息安全等多个领域。展望未来随着GANs为代表的深度学习不断迭代AIGC将迎来更加多元化的技术发展其输出结果有望愈发逼真地逼近人类创作水平

趋势三：沉浸式扩展现实娱乐平台

扩展现实是元宇宙连接虚拟与现实的重要工具，在这一领域不断深化发展的同时相关应用场景逐步完善。元宇宙的娱乐生态系统不断丰富和完善中，沉浸式AR娱乐平台可能迎来快速发展。

趋势四：量子原型样机和专用处理器的研制

当前阶段下述情况正在发生：从以院校及研究所为主导的基础性研究时代发展到现在以Google、IBM等创新企业为主体的"量子优势"研究时代。随着时间推移及相关研究成果不断涌现出来，在未来五年内通用型量子计算机的研发将实现突破目标，并带动出一系列可实际使用的量子处理器也将逐步实现

趋势五：AI 解码蛋白质结构

在2021年之际, Deepmind公司的蛋白质解码预测系统——AlphaFold以一种前所未有的方式横放在世.与此同时, 在这项研究中还公布了超过35万种蛋白质的结构信息.该研究成果成功地被收入《科学》杂志2021年度十大科学突破榜单之中.随着人工智能技术的持续发展,能够有效应对具有内部无序结构特征以及通过后端修饰或环境条件变化而调整结构的蛋白质建模难题,这一技术难题有望在未来得到有效的解决.

趋势六：移动边缘计算网络

随着物联网技术的蓬勃发展以及5G网络的快速推进，在工业领域实现智能化转型的过程中，“边缘计算”技术逐渐成为连接物理世界与工业网络的关键基础设施之一。在物理世界与工业网络之间建立的移动边缘计算系统正日益发挥着关键作用，并逐步实现了集中化管理与智能化运营目标。该系统以其低延迟传输特性著称，并能够提供广泛覆盖范围内的高效数据传输能力；同时具备高度定制化需求适应能力，并且能够确保数据传输的安全性和用户的隐私权。

趋势七：可解释的 AI

基于人类社会中价值观念与价值体系的多元性特征，在未来发展中具备高度可解释性的人工智能系统应当致力于促进人机交互中的理解与沟通。为此，“黑箱”状态必须被超越，在构建一个既具有透明性又具备可信度的智能化系统已成为大势所趋。

趋势八：基于算法模型和安全隐私的联邦学习技术

近年来联邦学习作为一种有效解决数据孤岛问题的技术受到业内的广泛关注 并在金融 医疗健康 智慧城市等多个领域得到了广泛应用 预计未来联邦学习技术的发展将在边缘计算 区块链以及网络安全等多个领域产生关联 这一发展趋势将进一步凸显其隐私性 高效性和便捷性的优势

趋势九：混合计算

随着万物互联市场的不断发展，“混合计算”应运而生。面对万物互联带来的挑战与需求，“混合计算”借鉴异构计算的理念——根据不同结构特点灵活调配各类计算资源，在多个领域开发出专门针对各领域需求的应用级组件。这种创新模式不仅提升了数据处理效率还更加精准地满足无线互联时代下的多样化应用场景：包括但不限于视频处理与图像识别任务以及智能制造系统。

趋势十：能源区块链

针对能源互联网应用系统各模块存在的问题, blockchain技术凭借其链式架构与独特区块布局得以融入能源互联网的多个层面,从而有效解决其中的相关问题.展望未来,构建一个集约化的blockchain整合型能源体系不仅能够推动清洁能源产量的增长,还能实现能效的精准匹配与优化配置机制,进一步提升区域级能源的整体利用效率,最终达成在保证经济性和稳定性的同时实现节能环保的目标

二、全球数字科技科研实力对比

除了新兴技术前沿领域的研究外，在全球科技创新能力的比较中还特别关注了数字科技领域的科研实力对比情况。研究发现，在全球范围内考察数字技术领域的论文‘数量与质量’指标时发现，在整体影响力上中美两国基本处于同一水平。具体数量为506,775篇的中国数字科技领域论文明显少于美国的525,794篇（仅相差约4%），但平均被引次数却高出约4次/篇，在这一关键指标上显示出显著的优势由此可见中国在该领域的学术影响力与美国基本持平

此外，在数量上与美中两国存在较大差距的英国与加拿大两国，在平均被引量方面却显著超过美中两国，并由此表明，在全球数字科技领域中英加两国依然占据着重要地位。

中国在全球顶尖研究领域处于明显劣势。

此外，在全球数字科技论文发表量方面位居世界前列的是中国科学院及其所属机构。其中排名前三的机构包括中国科学院（59,487篇）、美国加州大学系统（49,111篇）以及法国研究型大学联盟（UDICE）（48,217篇）。值得注意的是，在全球十强中除了中国科学院外，还有另一所高校——中国科学院大学贡献了18,381篇论文。其中哈佛大学与美国能源部均位列平均被引量榜首

研究表明，在整体学术产出方面（包括总体论文和Top1%论文的数量增长），中国已达到与美国实现"黄金交叉"的状态。
于2019年期间，在整体学术产出方面（包括发表数量），中国达到这一关键节点；
而至2020年，则在顶尖论文的数量上同样实现了突破。
这一趋势表明，在学术产出总量上中国不仅超过美国，
并且在顶尖研究领域的产出也持续深化领先优势。

从全球数字技术专利角度来看, 中国已成为世界上最大的数字技术专利生产国. 据统计, 全球累计共有387,989件中国数字技术专利, 这一数量远高于位居世界第二的美国, 是后者数量的2.9倍, 同时也相当于全球排名后九国家专利总量之和的1.6倍. 在全球范围内, 中国的整体数字应用技术研发能力首屈一指.

在全球高价值专利排名前十的机构中,中国华为与阿里巴巴成功入选。韩国三星集团,微软以及谷歌分别位列全球三大创新企业,其专利申请量分别为1,061项,630项及592项。其余进入前十名的机构包括高通集团,华为技术有限公司,IBM,苹果公司,飞利浦电子及索尼株式会社等。值得注意的是,尽管中国企业如华为与阿里在中国市场表现卓越,但在整体创新能力和专利储备方面与中国数字科技行业的领军企业——三星集团,微软以及谷歌等国际高科技企业相比仍存在显著差距。

基于过去10年的数据观察，在长时期内全球主要数字技术国家的高价值专利储备水平均处于较为稳定的 maintained 状态。然而，在这一过程中（其核心原因往往涉及其创新产出的实际转化速度），尽管美国、日本、韩国以及中国等主要数字技术国家仍保持显著优势（但这些优势的持续性也面临着被其他主要国家逐渐超越的风险）。

三、全球数字科技人才储备实力对比

研究表明，在数字科技领域的人才储备方面，中国拥有充足的储备但存在明显的短板与不足，并且与世界领先水平相比存在显著差距。

根据全球数字科技人才机构分布数据显示，在这一领域中

从国际合作总量来看，在全球范围内最为活跃的双边合作关系中，以美国和中国为首的合作项目持续增长。然而，在经历了持续增长后，在2018年之后出现了降温趋势。在数字科技领域期间（即从2012年至2021年），中美学者共同产出的被引量Top1%的论文数量达到了1,954篇，在全球科研产出方面（第二位的是美英两国的合作），中美两国之间的学者合作论文数量呈现持续下降的趋势。

数据显示，在全球数字科技领域占据主导地位的研究团队基本上由美国相关机构所掌握。这些来自包括斯坦福大学、卡内基梅隆大学等顶尖高校以及谷歌、微软等科技巨头旗下的研究机构，在Top10排名中占据了绝对优势。

调查发现全球数字科技领域的顶尖研究团队主要集中在少数关键国家和地区