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智慧芽创新研究中心全面分析60多万个技术领域，从中计算并捕捉“成长性”最高的部分。60多万个技术领域来自于智慧芽基于AI深度学习、为全球1.7亿条专利数据所构建的技术主题词标签，同时也大量参考外部专业机构的分析评价，作为互补和校正。在计算“成长性”上，以年度一定数量的专利申请量作为门槛，确保入选技术领域已经形成基本的规模效应、步入一个有共识的研发轨道，进而以2022年度专利申请增速作为关键指标，从而筛选出增长最快的10个技术领域，为2022年度全球科技创新的前进步伐留存一个缩影。
关键词一：隐私计算
——大数据时代的下一代基础设施，与区块链的应用结合是主要创新方向
在大数据时代背景下，数据的隐私安全正成为人们广泛关注的焦点。隐私计算技术通过对所涉及的隐私信息进行描述、度量、评价和融合等操作，让多个数据持有方在互相不信任的前提下完成联合计算，达到对数据“可用、不可见”的目的，有望成为大数据时代的下一代基础设施。
2022年隐私计算领域的科技创新呈现爆发式增长态势，全年共产生了455项技术成果，相较2021年同比增长了309.9%。“隐私计算+区块链”的应用结合是2022年隐私计算领域的最主要研发方向。作为一项保障数据安全的应用型技术，隐私计算的前20位技术贡献者都是公司，包括支付宝、蚂蚁等全球知名的第三方支付平台、互联网开放平台公司。在过去的一年里，来自中国深圳的致星科技在隐私计算领域的技术创新速度极快，专利申请量同比增长400%，高于整个领域的创新增速，已成为目前隐私计算最主要的技术贡献者。
关键词二：数字孪生
——引领第四次工业革命的先进技术，电力网络设施是最主要应用场景
数字孪生是一种将现实实体映射在虚拟空间，从而对现实实体进行全生命周期监控和干预的技术，被广泛应用在飞机、轨道交通、汽车、电力、建筑等大型基础设施项目或大型高端设备制造中，因此被定义为引领第四次工业革命的先进技术。
在过去的2022年里，数字孪生领域快速涌现了3255项技术成果，同比增速高达205.3%。德国的西门子连续两年成为全球数字孪生领域最主要的技术贡献者。而中国的大型电力央企国家电网和来自美国的全球IT巨头IBM则是在过去的一年里实现了快速的技术赶超，一方面说明了电力网络设施是数字孪生在2022年最主要的应用场景，另一方面也印证了模型构建、仿真模拟是2022年数字孪生主要突破的技术方向。
关键词三：纳米酶
——取代并超越天然酶，被广泛应用在多个不同领域，由中国开创并领跑全球
自2007年中国科学家阎锡蕴院士首次发现Fe3O4纳米颗粒具有类过氧化物酶活性以来，成百上千种不同的纳米酶材料被相继开发出来，取代天然酶在生物医学、环境工程、检测传感等多个领域得到了广泛的应用。
近年来，在纳米技术、生物技术、催化科学、计算设计和理论计算的爆炸式发展下，纳米酶的研究创新取得了长足的进步。2022年全球共有351项与纳米酶密切相关的技术成果产生，同比增长了137.8%。值得关注的是，2022年中国在纳米酶领域的研发创新力度进一步加大，与2021年相比，专利申请量同比增长了约130%，是全球纳米酶技术贡献度最大的国家。中国科研创新界实现了在自己开创的领域里领跑全球的目标。
关键词四：钠离子电池
——锂资源限制下的替代解决方案，从实验室走向市场，中国动力电池企业加速布局
钠离子电池是新能源领域的前沿方向，是在锂离子电池面临资源限制的现实下，探索的替代解决方案之一。2022年，在经历过2020-2021年的研发低谷后，钠离子电池领域技术形成爆发式增长，相关技术成果达到2073项，同比增速高达134.5%，表现出强有力的冲劲。
其中，中国始终是钠离子电池的绝对引领者，来自中国企业和机构的相关专利占比高达95.7%。相较于此前的实验室研究阶段，2022年，企业开始掌握主动，全球动力电池巨头宁德时代及其旗下邦普循环全年共完成160族专利申请，超越所有高校、成为当年技术产出最高者，而亿纬锂能、中比动力、蜂巢能源也都加速入局，在2022年形成近20族专利申请。
关键词五：换电站
——更好解决新能源电动汽车续航问题的技术手段，中国企业优势地位明显
至少一小时起步的充电时长给新能源电动汽车的出行使用带来了诸多不便，因此换电模式作为另一种新能源电动汽车续航问题的解决手段，因其短至3-5分钟的换电时长受到了人们的重点关注，有望成为新能源和电动汽车产业链的闭环关键点。
2022年换电站领域共产生了2295项技术成果 实现了96.8%的同比增长。其中，换电站建设 、电池包 、换电设备是全年研发活跃度最高的三个细分方向延续了2021年的研发热点。2022年中国在换电站领域的技术优势进一步加强，占全球相关专利申请的96%，与2021年相比提升了近4个百分点 。
关键词六：硅光芯片
——绕过摩尔定律极限，全球半导体企业热情攻坚的全新技术路线
硅光芯片用光子代替电子作为传输介质，通信速度提升至千倍，被认为是半导体行业绕过摩尔定律极限的热门PLAN B。目前，硅光芯片正处于产业化的初期，科技研发力量集中在产业界。
在过去一年里，全球科技创新企业共同构建起976件硅光芯片相关技术成果，同比2021年增长高达81.4%。从创新主体看，来自中国的海信宽带仍然是相关技术产出最多的企业，当年申请高达89族专利，英特尔、思科、霍尼韦尔等欧美老牌芯片及科技巨头也仍然占据主导，华为也位居前列。同时，2022年也涌现了更多赶超者，美国的格芯、中国的台积电和联合微电子，挤进当年专利申请前十。
关键词七：石墨炔
——最稳定的人工合成碳同素异形体，正加速向半导体和新能源应用端探索
石墨炔被誉为最稳定的人工合成的碳同素异形体，由于特殊的电子结构及优异的半导体性能，在半导体、新能源、生命科学等领域都有革命性的应用潜力，有望成为“下一代奇迹材料”。
2022年，石墨炔领域形成相关技术成果265项，同比增速达到79.1%。自2010年中国科学家首次合成石墨炔以来，中国科研界持续引领这一前沿领域的技术应用落地，中科院是其中最重要推动者，2022年相关专利申请占全部专利的5%。而在企业端，中国央企中石化和美国IT巨头英特尔是最积极开展相关技术储备的企业，相关专利申请分别为35族和26族。此外，还有更多半导体和新能源相关公司也在试图提前布局石墨炔，美国的美光科技，中国的华星光电、贝特瑞等公司均进入石墨炔领域专利申请的TOP20。
关键词八：脑机接口
——突破人类物理极限的工具，仍处于理论研究阶段，少数公司向应用端积极探索
随着元宇宙概念的爆火、脑科学研究的进步、可穿戴设备市场的多元化兴起，神秘的脑机接口技术正从科幻电影的主角演变为现实世界的工具，通过脑电波信号的采集、处理、输出和执行，帮助人类进一步突破自身的物理极限。
在过去的一年里，该领域共诞生了624项与脑机接口密切相关的技术成果，同比增长了76.8%。然而，脑机接口技术的落地应用程度当前仍不足以助其登上各类现实应用场景的舞台，Top20的专利申请人中仅有5家为公司主体，其中4家均来自中国，分别为武汉衷华脑机、上海脑虎科技、北京脑陆科技和山东海天智工，剩余1家为法国公司NextMind。来自中国武汉的衷华脑机在过去的2022年里脑机接口技术发展极快，成立仅1年就跃升为当年Top3的相关技术贡献者。
关键词九：量子通信
——量子科技最热门和最有前景的应用领域之一，量子密钥分发是创新最为活跃的方向
量子通信是量子科技最热门和最有前景的应用领域之一，为通信提供了无法被窃听、被计算破解的绝对安全性保证，目前主要可分为基于量子纠缠态的量子隐形传态技术、基于量子叠加态的量子密钥分发技术等。
2022年全球共诞生了1207项与量子通信密切相关的技术成果，同比增长72.4%。与2021年一样，量子密钥分发技术仍然是2022年量子通信领域技术研发创新最为活跃的方向，占据了全年专利申请的三分之一，而量子隐形传态技术还处于理论研究和实验探索阶段。在上述成果中，中国、美国、英国做出了较大的贡献，三国申请的专利合计共占全球的85%。值得一提的是，2022年英国在量子通信领域实现了爆发式技术增长，专利申请同比增长145%，远超中国的54%和美国的45%。
关键词十：合成生物
——设计、生产和组装生命体的颠覆性工程方法，科研机构仍是技术产出的主要来源
合成生物是生命科学的最新兴分支和最前沿热点，对生物采用有目标的设计、改造乃至重新合成的颠覆性工程方法，如同制造工业品一样，设计、生产和组装生命体。伴随科研热潮和投资高涨，2022年，合成生物相关领域涌现506项技术成果，同比2021年增长达到71.5%。
目前，合成生物领域仍然还在商业化前期阶段，科研机构仍是技术产出的主要来源，美国的MIT和加州大学、中国的清华大学和中科院、日本的地球环境产业技术机构(RITE)、法国的国家科学研究中心等全球各国领先科研院所参与技术竞争，是最主要的研发贡献者。与此同时，很多企业也开始提前布局并形成成果：在欧洲，比利时领先生物技术公司Inbiose是过去一年里产出最多的企业，高达14族专利申请；在中国，森瑞斯、蓝晶微生物、中科翎碳等新兴科技公司开始在农业、材料、能源等应用场景中形成技术沉淀。
上述十大进展最迅速的前沿技术领域，意味着可能有突破性的技术成果，也可能正深耕技术积累迭代而静待一个飞跃。它们是过去这一年里人类社会所创造的最具成长性的技术前沿，是无数科技创新主体凝心聚力钻研变革的潜力方向。它们可能是全新的替代性材料、摸索中的跨越式技术路线、乃至颠覆性的全新方法论。智慧芽相信它们代表了2022年人类所力图铺筑的未来可能性。
注：本文提到的“技术成果”采用“专利族”的口径来识别专利数量，剔除同一个研发成果在不同地区（受理局）的申请文本重复，最接近于“一项技术成果”的本质内涵。
