去年哪些技術領域增長最快？隱私計算、數字孿生、奈米酶領銜

2022年，世界仍在不確定中砥礪前行，而科技創新沒有慢下腳步。1月11日，科技創新資訊服務商智慧芽旗下智慧芽創新研究中心釋出《以不息為體，以創新為道——2022年度全球十大技術關鍵詞》。隱私計算、數字孿生、奈米酶、鈉離子電池、換電站、矽光晶片、石墨炔、腦機介面、量子通訊、合成生物成為2022年度全球十大技術關鍵詞。

智慧芽創新研究中心全面分析60多萬個技術領域，從中計算並捕捉“成長性”最高的部分。60多萬個技術領域來自於智慧芽基於AI深度學習、為全球1。7億條專利資料所構建的技術主題詞標籤，同時也大量參考外部專業機構的分析評價，作為互補和校正。在計算“成長性”上，以年度一定數量的專利申請量作為門檻，確保入選技術領域已經形成基本的規模效應、步入一個有共識的研發軌道，進而以2022年度專利申請增速作為關鍵指標，從而篩選出增長最快的10個技術領域，為2022年度全球科技創新的前進步伐留存一個縮影。

關鍵詞一：隱私計算

——大資料時代的下一代基礎設施，與區塊鏈的應用結合是主要創新方向

在大資料時代背景下，資料的隱私安全正成為人們廣泛關注的焦點。隱私計算技術透過對所涉及的隱私資訊進行描述、度量、評價和融合等操作，讓多個數據持有方在互相不信任的前提下完成聯合計算，達到對資料“可用、不可見”的目的，有望成為大資料時代的下一代基礎設施。

2022年隱私計算領域的科技創新呈現爆發式增長態勢，全年共產生了455項技術成果，相較2021年同比增長了309。9%。“隱私計算+區塊鏈”的應用結合是2022年隱私計算領域的最主要研發方向。作為一項保障資料安全的應用型技術，隱私計算的前20位技術貢獻者都是公司，包括支付寶、螞蟻等全球知名的第三方支付平臺、網際網路開放平臺公司。在過去的一年裡，來自中國深圳的致星科技在隱私計算領域的技術創新速度極快，專利申請量同比增長400%，高於整個領域的創新增速，已成為目前隱私計算最主要的技術貢獻者。

關鍵詞二：數字孿生

——引領第四次工業革命的先進技術，電力網路設施是最主要應用場景

數字孿生是一種將現實實體對映在虛擬空間，從而對現實實體進行全生命週期監控和干預的技術，被廣泛應用在飛機、軌道交通、汽車、電力、建築等大型基礎設施專案或大型高階裝置製造中，因此被定義為引領第四次工業革命的先進技術。

在過去的2022年裡，數字孿生領域快速湧現了3255項技術成果，同比增速高達205。3%。德國的西門子連續兩年成為全球數字孿生領域最主要的技術貢獻者。而中國的大型電力央企國家電網和來自美國的全球IT巨頭IBM則是在過去的一年裡實現了快速的技術趕超，一方面說明了電力網路設施是數字孿生在2022年最主要的應用場景，另一方面也印證了模型構建、模擬模擬是2022年數字孿生主要突破的技術方向。

關鍵詞三：奈米酶

——取代並超越天然酶，被廣泛應用在多個不同領域，由中國開創並領跑全球

自2007年中國科學家閻錫蘊院士首次發現Fe3O4奈米顆粒具有類過氧化物酶活性以來，成百上千種不同的奈米酶材料被相繼開發出來，取代天然酶在生物醫學、環境工程、檢測感測等多個領域得到了廣泛的應用。

近年來，在奈米技術、生物技術、催化科學、計算設計和理論計算的爆炸式發展下，奈米酶的研究創新取得了長足的進步。2022年全球共有351項與奈米酶密切相關的技術成果產生，同比增長了137。8%。值得關注的是，2022年中國在奈米酶領域的研發創新力度進一步加大，與2021年相比，專利申請量同比增長了約130%，是全球奈米酶技術貢獻度最大的國家。中國科研創新界實現了在自己開創的領域裡領跑全球的目標。

關鍵詞四：鈉離子電池

——鋰資源限制下的替代解決方案，從實驗室走向市場，中國動力電池企業加速佈局

鈉離子電池是新能源領域的前沿方向，是在鋰離子電池面臨資源限制的現實下，探索的替代解決方案之一。2022年，在經歷過2020-2021年的研發低谷後，鈉離子電池領域技術形成爆發式增長，相關技術成果達到2073項，同比增速高達134。5%，表現出強有力的衝勁。

其中，中國始終是鈉離子電池的絕對引領者，來自中國企業和機構的相關專利佔比高達95。7%。相較於此前的實驗室研究階段，2022年，企業開始掌握主動，全球動力電池巨頭寧德時代及其旗下邦普迴圈全年共完成160族專利申請，超越所有高校、成為當年技術產出最高者，而億緯鋰能、中比動力、蜂巢能源也都加速入局，在2022年形成近20族專利申請。

關鍵詞五：換電站

——更好解決新能源電動汽車續航問題的技術手段，中國企業優勢地位明顯

至少一小時起步的充電時長給新能源電動汽車的出行使用帶來了諸多不便，因此換電模式作為另一種新能源電動汽車續航問題的解決手段，因其短至3-5分鐘的換電時長受到了人們的重點關注，有望成為新能源和電動汽車產業鏈的閉環關鍵點。

2022年換電站領域共產生了2295項技術成果實現了96。8%的同比增長。其中，換電站建設、電池包、換電裝置是全年研發活躍度最高的三個細分方向延續了2021年的研發熱點。2022年中國在換電站領域的技術優勢進一步加強，佔全球相關專利申請的96%，與2021年相比提升了近4個百分點。

關鍵詞六：矽光晶片

——繞過摩爾定律極限，全球半導體企業熱情攻堅的全新技術路線

矽光晶片用光子代替電子作為傳輸介質，通訊速度提升至千倍，被認為是半導體行業繞過摩爾定律極限的熱門PLAN B。目前，矽光晶片正處於產業化的初期，科技研發力量集中在產業界。

在過去一年裡，全球科技創新企業共同構建起976件矽光晶片相關技術成果，同比2021年增長高達81。4%。從創新主體看，來自中國的海信寬頻仍然是相關技術產出最多的企業，當年申請高達89族專利，英特爾、思科、霍尼韋爾等歐美老牌晶片及科技巨頭也仍然佔據主導，華為也位居前列。同時，2022年也湧現了更多趕超者，美國的格芯、中國的臺積電和聯合微電子，擠進當年專利申請前十。

關鍵詞七：石墨炔

——最穩定的人工合成碳同素異形體，正加速向半導體和新能源應用端探索

石墨炔被譽為最穩定的人工合成的碳同素異形體，由於特殊的電子結構及優異的半導體效能，在半導體、新能源、生命科學等領域都有革命性的應用潛力，有望成為“下一代奇蹟材料”。

2022年，石墨炔領域形成相關技術成果265項，同比增速達到79。1%。自2010年中國科學家首次合成石墨炔以來，中國科研界持續引領這一前沿領域的技術應用落地，中科院是其中最重要推動者，2022年相關專利申請佔全部專利的5%。而在企業端，中國央企中石化和美國IT巨頭英特爾是最積極開展相關技術儲備的企業，相關專利申請分別為35族和26族。此外，還有更多半導體和新能源相關公司也在試圖提前佈局石墨炔，美國的美光科技，中國的華星光電、貝特瑞等公司均進入石墨炔領域專利申請的TOP20。

關鍵詞八：腦機介面

——突破人類物理極限的工具，仍處於理論研究階段，少數公司嚮應用端積極探索

隨著元宇宙概念的爆火、腦科學研究的進步、可穿戴裝置市場的多元化興起，神秘的腦機介面技術正從科幻電影的主角演變為現實世界的工具，透過腦電波訊號的採集、處理、輸出和執行，幫助人類進一步突破自身的物理極限。

在過去的一年裡，該領域共誕生了624項與腦機介面密切相關的技術成果，同比增長了76。8%。然而，腦機介面技術的落地應用程度當前仍不足以助其登上各類現實應用場景的舞臺，Top20的專利申請人中僅有5家為公司主體，其中4家均來自中國，分別為武漢衷華腦機、上海腦虎科技、北京腦陸科技和山東海天智工，剩餘1家為法國公司NextMind。來自中國武漢的衷華腦機在過去的2022年裡腦機介面技術發展極快，成立僅1年就躍升為當年Top3的相關技術貢獻者。

關鍵詞九：量子通訊

——量子科技最熱門和最有前景的應用領域之一，量子金鑰分發是創新最為活躍的方向

量子通訊是量子科技最熱門和最有前景的應用領域之一，為通訊提供了無法被竊聽、被計算破解的絕對安全性保證，目前主要可分為基於量子糾纏態的量子隱形傳態技術、基於量子疊加態的量子金鑰分發技術等。

2022年全球共誕生了1207項與量子通訊密切相關的技術成果，同比增長72。4%。與2021年一樣，量子金鑰分發技術仍然是2022年量子通訊領域技術研發創新最為活躍的方向，佔據了全年專利申請的三分之一，而量子隱形傳態技術還處於理論研究和實驗探索階段。在上述成果中，中國、美國、英國做出了較大的貢獻，三國申請的專利合計共佔全球的85%。值得一提的是，2022年英國在量子通訊領域實現了爆發式技術增長，專利申請同比增長145%，遠超中國的54%和美國的45%。

關鍵詞十：合成生物

——設計、生產和組裝生命體的顛覆性工程方法，科研機構仍是技術產出的主要來源

合成生物是生命科學的最新興分支和最前沿熱點，對生物採用有目標的設計、改造乃至重新合成的顛覆性工程方法，如同製造工業品一樣，設計、生產和組裝生命體。伴隨科研熱潮和投資高漲，2022年，合成生物相關領域湧現506項技術成果，同比2021年增長達到71。5%。

目前，合成生物領域仍然還在商業化前期階段，科研機構仍是技術產出的主要來源，美國的MIT和加州大學、中國的清華大學和中科院、日本的地球環境產業技術機構（RITE）、法國的國家科學研究中心等全球各國領先科研院所參與技術競爭，是最主要的研發貢獻者。與此同時，很多企業也開始提前佈局並形成成果：在歐洲，比利時領先生物技術公司Inbiose是過去一年裡產出最多的企業，高達14族專利申請；在中國，森瑞斯、藍晶微生物、中科翎碳等新興科技公司開始在農業、材料、能源等應用場景中形成技術沉澱。

上述十大進展最迅速的前沿技術領域，意味著可能有突破性的技術成果，也可能正深耕技術積累迭代而靜待一個飛躍。它們是過去這一年裡人類社會所創造的最具成長性的技術前沿，是無數科技創新主體凝心聚力鑽研變革的潛力方向。它們可能是全新的替代性材料、摸索中的跨越式技術路線、乃至顛覆性的全新方法論。智慧芽相信它們代表了2022年人類所力圖鋪築的未來可能性。

注：本文提到的“技術成果”採用“專利族”的口徑來識別專利數量，剔除同一個研發成果在不同地區（受理局）的申請文字重複，最接近於“一項技術成果”的本質內涵。