值得思考的颠覆性创新科技

张浩

花旗银行发布了《值得思考的十大顛覆性创新》。报告审视了各个领域的一些前沿概念和技术应用实践，提出了未来可能对市场造成颠覆性影响的十项技术和应用，包括全固态电池、抗衰老药物、自动驾驶网络、大数据和医疗保健、动态频谱接入、电子竞技、5G技术、浮动海上风电场、房地产市场新交易模式和智能语音激活助手。本文将主要介绍在《值得思考的十大颠覆性创新》中提到的与科技相关的极大创新技术。

全固态电池

（一）全固态电池的潜力。全固态电池的出现可能会打破当前形势，并大大加速市场对于纯电动汽车的认可。一方面，当前，纯电动汽车的繁荣是由政府、监管和企业社会责任共同推动的部分理想结果。但是，到目前为止，纯电动汽车还无法达到内燃机汽车的能力，由于后者可以在三分钟内加油、依靠一个燃料箱行驶1000公里、从足够的基础设施中获得便利、可以轻松使用至少10年等等。另一方面，锂电池能量密度与安全、使用寿命之间的权衡是当前锂离子电池性能被视为电动汽车市场增长不可逾越的障碍的主要原因。在将广泛用于智能手机和其他微型电子设备的锂离子电池用于汽车应用时，其在安全性和电池寿命方面被提出了更高的要求。因此，在增加锂电池能量密度时，必须与安全、使用寿命之间进行权衡。

当前的锂离子电池由阴极、电解质溶液、隔膜和阳极组成。固态电池的不同之处在于电解质为固体。事实上，所有组件和材料都是实心的，因此被称为“固态”。全固态电池的性能取决于所使用的材料，但从迄今为止的研究可以看出其具有明显的潜力。例如，其安全性、耐泄漏性、耐燃烧性较高，可以小型化，具有相对长的放电循环寿命，短充电时间，不易降解。过去，低功率密度被视为固态电池的弱点，但东京工业大学和丰田的研究团队共同开发出一种全固态电池，其功率密度是现有锂离子电池的三倍，能量密度是现有锂离子电池的二倍。该报告认为，全固态电池有可能克服电动汽车的缺点。

（二）全固态电池对汽车行业的影响。全固态电池对汽车行业的主要影响包括纯电动汽车市场的加速和纯电动汽车电池供应链的变化。如果纯电动汽车取代内燃机车辆，可以不需要发动机、变速箱和相关部件，但会出现关于电池、逆变器、电动机以及这些相关的部件的新需求。对于在内部制造发动机和变速器的传统汽车装配商而言，确保其有能力在内部开发全固态电池将成为增值的重要来源。如果纯电动汽车市场吸收情况有所增长，那么税收、能源政策和资源等国家层面的规则也将可能发生变化。从液态锂离子电池到全固态电池的转变，也意味着从液态电解质到固体电解质的转变以及对分离器需求的减少。该报告认为，丰田在2021年至2025年将推出的全固态电池所使用的材料可能与当前使用的材料类似，而且由于产量较低，对当前供应链的影响也可能很小。可以预期，2026年至2040年可用的全固态电池将具有颠覆性。

（三）市场认可全固态电池的障碍。一方面，全固态电池自身存在不确定性。针对全固态电池批量生产的研究和开发才刚刚起步，尚无法明确应如何降低制造成本。从理论上讲，电池组的简化和低成本电极材料的使用应当产生相当大的成本下降潜力。另一方面，全固态电池的竞争者存在不确定性。一是如果锂离子电池性能提高和成本降低的进展超过预期，则可能会延迟向全固态电池的转变。二是由于混合动力汽车、标准内燃机车辆的发展以及柴油车辆的重新普及，消费者对纯电动汽车的兴趣可能会逐渐消退。所有这些都可能意味着全固态电池的开发工作正在减弱。三是从范围和加氢所需的时间来看，燃料电池汽车将是另一个潜在的竞争对手。虽然基础设施是一个问题，但在化石燃料替代品和能源运输方面却存在相当大的潜力。从毕马威2018年全球汽车执行报告中可以看出，燃料电池汽车将是2025年的最主要趋势，纯电动汽车则排名第三。2017年，同样的调查问题则发生了逆转，纯电动汽车排名第一，而燃料电池汽车则排名第三。

自动驾驶网络

（一）该报告认为，在自动驾驶汽车时代，汽车将从消费者产品推向网络。在自动驾驶汽车时代，汽车将从消费产品转变为更多的网络——可供人们按需或作为订户访问的网络。可以肯定的是，这种转变不一定会影响到所有类型的汽车（皮卡和大型货车受影响较小）或每个地区（农村和多雪地区受影响较小），但它可能会重新定义汽车市场的大部分以及相关的非汽车行业。

在谈及人工智能、电气化、大数据等创新时，汽车领域的使用案例明显更多。当前的汽车尽管已经非常先进，但其仍有发展潜力。个人汽车的普及虽已解决了过去的诸多问题，但也创造出新的问题，特别是道路拥堵、环境污染。在安全性方面，虽然已明显改善，但在分心驾驶的时代，其仍然是一个重大的社会和经济问题，且难以出现根本性变化。随着汽车与人工智能、连接性、计算能力和电气化的结合与发展，有可能从根本上解决此类问题，同时还可能改变我们所了解的个人出行方式。所有这一切的临界点将是自动驾驶汽车的到来。

转型结束时汽车市场将变为：一是RoboTaxi自动驾驶汽车服务将以按需或共享方式，主要在城市和郊区市场运营;二是购买自动驾驶汽车，即将个人所有权的最佳属性与自动驾驶汽车的益处结合起来;三是某些部门和地区的传统所有权（皮卡、商用车）。这些传统拥有的车辆仍然可以将自动驾驶汽车功能作为独立选项出售，即使它们尚未联网。而电动汽车将成为这三种移动选项中的关键，因为电动汽车可以降低城市地区的排放。

（二）自动驾驶网络形成的阶段。该报告认为，自动驾驶网络的形成将分为三个阶段：第一阶段将形成自动驾驶RoboTaxi城市或郊区网络。RoboTaxi可以定义为在特定区域（主要是城市和周边郊区）运营、乘坐自动驾驶车辆服务（出租车）。其预计RoboTaxis将于2018—2019 年在美国开始商业化，并由Waymo和GM领导。第二阶段是自动驾驶独立功能阶段（从高速公路开始）。其预计在2020—2021年，会看到更多配备L3级以上驾驶功能的汽车被出售。第三阶段将形成自动驾驶订阅网络（L4级以上）。其预计在2025年左右，自动驾驶汽车将既可以为消费者购买，也可以通过订阅的方式获得。

（三）实现规模化的障碍。该报告认为，自动驾驶规模化的最大阻碍是消费者的接受度和规则。自动驾驶汽车技术本身正在以月为单位快速发展。如速度、环境应变能力等自动驾驶能力并不是限制其发展的最大因素。而在自动驾驶发展的过程中，会不可避免地出错，甚至会发生悲剧。该报告认为应当将这些风险看作是挫折的可能性，而不是“自动驾驶汽车将会发生吗？”这种问题。因为自动驾驶汽车已经势不可挡。而且可以肯定的是，即使RoboTaxi和自动驾驶汽车买卖得到快速发展，人类驾驶的汽车和自动驾驶汽车也将在很长一段时间内共存。在这过程中，消费者的接受度和规则会不断地变化，可能会阻碍最终的规模化。

大数据和医疗保健

（一）大数据解决方案将降低医疗成本。该报告认为大数据解决方案是庞大的医疗数据池的下一个合理步骤。美国的经济和临床健康健康信息技术法案（HITECH Act）规定了“有意义使用电子健康记录”项目（Electronic Health Records Meaningful Use），期望通过电子化医疗保健数据来帮助缩减美国医疗保健支出。在推广过程中，已经积累了极其庞大和全面的数据池。2013年，共产生了约153艾字节的医疗保健数据。预计到2020年，将产生超过 231艾字节的医疗数据。而且电子健康记录的采用几乎已普及，2015年有96%的医院和 87%的医生报告使用了经核证的电子健康记录。与此同时，美国的医疗保健成本逐年上升，目前已占GDP的18%左右，而且人口老龄化以及临床医生短缺都需要将这些数据货币化并降低成本曲线。据麦肯锡估计， 将大数据解决方案引入医疗领域可以将支出减少3000亿至 4500亿美元。

（二）大数据解决方案是医疗保健的加速器。该报告认为，大数据解决方案并非会导致医疗保健的根本变化，而是这一流程的加速器。数据是医疗保健的核心，其背后代表的是医学中通过观察关联、创建假设，以及通过临床试验和现实世界应用程序的假设检验得出结论。目前，虽然我们仍处于医疗保健领域应用大数据的早期阶段，但已有一些成功案例集中于以下方面：一是放射学或医学成像方面;二是利用视网膜成像的预测风险;三是提供护理管理支持。

（三）医疗保健大数据面临的最大障碍还在于数据本身。在应用医疗保健大数据之前，需要准备措施。供应商需要将医疗保健数据存储转移到云端，解压缩数据并创建强大的数据集，以及最终将机器学习模型应用于改进预测分析和诊断。而这一切的前提是数据本身的有效性和互联互通。因此，该报告认为，在医疗保健领域广泛使用大数据的最大障碍有五个：缺乏数据标准化、医疗数据的孤立、缺乏可访问性、缺乏“临床数据仓库”、隐私和安全问题。

动态频谱接入

（一）动态频谱接入的作用。对特定频谱的垄断虽然解决了干扰问题，但导致大量频谱资源难以有效利用。频谱是一种有限的资源，其共享可能会引起干扰问题并最终降低无线连接质量。而这便是某些频段专门分配给全国性无线运营商的原因。但对特定频谱的垄断也导致该有限资源难以有效利用。运营商等垄断方由于具有自然经济激励，可以在更具经济吸引力的领域更有效地利用其频谱。但政府机构、武装部队等部门对其特有频谱零星使用，这使某些频谱未能得到有效利用。与此同时，其他的用户，如某些具备创新性的创业群体，可能根本无法访问频谱，即使某些频谱尚未被使用。

动态频谱接入是解决干扰与资源利用率矛盾的良好选择。动态频谱接入是一个技术授权框架，旨在通过使用基于软件、博弈论、机器学习和人工智能等技术的创新方法，在多个用户之间共享频谱带。到目前为止，动态频谱接入主要是以清除干扰且非破坏性的方式，使用未被充分利用和零星使用的频谱资源。在一定程度上，运营商可以从动态频谱接入中受益，这使其有机会获得特定地区更多频谱的优先访问权。而且，动态频谱接入还可以替代 WiFi，加强区域、社区、市政和企业无线网络的发展势头。

（二）动态频谱接入对行业的影响。一是创建共享通信经济。技术进步导致住宿和交通等领域的共享经济纷纷出现。通过更广泛地提供频谱，动态频谱接入可以打破现有的通信市场，并可能带来类似的机会。这可以创建具有多个连接提供商和多个用户的共享经济，如通过动态频谱接入频谱并将无线电天线连接到国家光纤网络，类似于优步汽车使用公共道路。

二是导致频谱监管变化。动态频谱接入机会为政策制定者提出了两个关键问题。一是非电信用户（如电视）所占用的低频频段是否可以在动态频谱接入共享的基础上提供;二是是否应根据动态频谱接入优先级而非排他性基础分配频段。如果动态频谱接入技术能够证明可靠性，那么这些建议将很难被反驳。但是，如果采用这些概念，无线行业可能会失去其专门使用关键频谱的特权，即可能将无权通过阻止潜在干扰源访问频谱的方式来预防信号中断。

三是为5G小型蜂窝基站部署创建替代模型。无线运营商通常将5G/IoT小型蜂窝基站视为其关键的增长机会。目前可以看到的商用小型蜂窝基站首先出现在工业区域和服务业范围内，如工厂和机场、酒店等。在许多情况下，专用网络通过动态频谱接入访问频谱似乎更加明智。这些网络可以由工业或服务公司、科技公司和中小型企業构建，作为以WiFi为基础的解决方案的4G或5G兼容升级。

（三）采用动态频谱接入的障碍。一是安全性、执行、成本和技术可用性问题。任何频谱共享自然会增加干扰，从而增加通信质量和安全风险。动态频谱接入旨在解决这些问题。也就是说，任何动态频谱接入系统都会面临风险和技术挑战并产生成本。二是反对结束无线行业的频谱“特权”。通信行业的设计主要围绕频谱的独家使用而进行，默认情况下，它已成为频谱的主要所有者。因此，我们期望动态频谱接入能够在质量、安全性、网络投资激励等方面持续推动垄断频谱的分配。三是可能进行的重大政策变更，会降低国家销售频谱获得的预算收入。动态频谱接入的要求与现有的独家频谱分配模式之间存在很大不同。它可能会有意义地增加频谱容量的供应，阻止无线运营商囤积频谱以避免中断，并以较低的成本将频谱分配给较小的运营商。因此，在一定程度上会稀释政府可从频谱拍卖中获得的收入。

5G 技术

（一）5G技术对商业的影响。5G标准改进了无线连接的四个核心属性，将极大影响商业连接。具体而言：一是较低的延迟。延迟是指发出信息请求与传输时间开始之间的延迟;使用5G时，延迟将被降至10毫秒以下，而使用4G LTE则会被延迟至50毫秒或更长。虽然看上去不是很多，但它可以表示出沉浸式虚拟现实体验与移动头部和改变显示器视图过程中令人迷惑的延迟之间的差异。较低的延迟将是新兴应用的关键，包括自动驾驶、虚拟和增强现实以及移动游戏。

二是设备密度。根据5G标准，预计网络在每平方公里可以连接多达 100万台设备。这比4G提高了10倍，对于巨大传感器网络的潜力而言至关重要。例如可以报告空气质量和湿度、停车位是否可用和路灯是否已经熄灭等情况。物联网将依赖于能够处理大量智能设备并向网络报告的网络。

三是速度和容量。与任何代际改进一样，5G将允许比以往标准更快的平均速度和峰值速度。然而，这种速度提高是基于使用更多频谱，而非频谱使用效率的提高。我们将无线网络技术等同视为高速公路：频谱效率或每赫兹的比特就像速度限制，而频谱的兆赫数便是车道的数量。预计速度限制仅上升15%至20%，而当我们从4G升至5G时，车道数量将增加5至10倍。

四是动态频谱接入：5G的第四个重要创新是“网络切片”，或基于应用程序的网络功能的动态分配。例如，这将允许在紧急情况下为第一响应者保证低延迟和可靠性，同时将优先考虑智能手机用户的速度。它将允许网络所有者定制报价及其网络功能，并为最终用户所需的解决方案定价，而不是销售一刀切的产品。

（二）5G技术的潜在商业案例。一是车联网和自动驾驶汽车。现代汽车有许多传感器，可用于预测维护需求、预测轨道位置或实现自动驾驶。将数据连接嵌入到汽车中可使人们通过当前的方式更好的利用数据，包括实时交通、更好的车队管理和新的乘车共享业务模型。而 5G所具备的低延迟和大带宽的特点正是其商业应用所需要的。

二是智能制造。智能制造可以利用大数据分析来优化生产并管理原始输入库存。制造商可以使用无线连接来监控环境因素、自动化更改、跟踪库存并进行相应调整。连接整个供应链可以实现从原材料到成品的端到端跟踪和监控。全球团队已经开始研究这种潜力，包括美国的智能制造领导联盟。

三是数字健康。联网的健身监测器可能是一种时尚，但互联网连接的医疗监测设备则可以改善健康状况。通过加强对糖尿病和心脏病等慢性疾病患者的监测，医疗保健提供者可以监测其是否遵守治疗方案并能更早地发现潜在的紧急情况。其他联网设备，例如心率监测器或睡眠跟踪器，则可以在一般人群中跟踪和激励更好的健康习惯。

四是智慧城市。世界各国政府都在寻求通过物联网解决方案来改善服务，保护自然资源，并普遍改善居民的生活质量。这些内容包括用于缓解拥堵的交通信号实时协调，跟踪停车计时器的使用，以及监测水和空气质量，并及时发出紧急警报。桥梁、道路和公用事业网络等关键基础设施上的传感器有助于实现预测性维护并避免恶劣的维护条件。早期的“智慧城市”应用示例包括监控完整的街道垃圾箱和公共交通到达信息。单个建筑物中或分布在多个位置的小型专用网络长期以来一直属于有线接入解决方案的范围，增强了有限的无线或 Wi-Fi 网络。通过使用 5G，可以降低安装、维护和更新无线网络的成本。

智能语音助手

（一）智能语音助手将改变用户交互。随着人工智能的进步，智能助手的出现已成为可能。麦肯锡全球研究所估计，深度学习技术（专注于三个神经网络：前馈、经常性和卷积）可在每年创造价值3.5万亿至5.8万亿美元的资产。花旗的全球技术团队认为，人工智能的兴起将是技术领域的下一个范式转变。据国际数据公司（IDC）预测，AI 解决方案的市场规模将以 55%的年复合增长率增长，将从 2016 年的 80亿美元增长到2020年的470亿美元。这主要得益于在自动化客户服务代理、质量管理调查和推荐系统、诊断和治疗系统以及欺诈分析和调查中部署AI系统。预计人工智能收入的九年（2016年至2025年）年复合增长率将达到57%，而认知计算从2019年到2024年的增长率将超过五倍。

基于语音的数字助理的出现，将使交互界面出现变化。语音可以在不同程度上渗透到众多行业。报告还预计智能助理的使用量将会持续增加。预计在2019年底，所有用户与智能手机的互动中，会有20%会通过智能助理进行。目前，智能助理仅能够完成简单的任务，如设置警报和从网络检索信息。但在不久的将来，它们将能够提供复杂的任务，例如根据历史模式完成交易。会话商务、基于语音的支付和语音识别安全系统将进一步加剧这一趋势。

（二）智能语音助手的应用领域。当前，智能语音越来越多地应用于以下几个领域：一是智能音箱和电视。智能助手使扬声器从音频设备转变为可以回答问题以及完成任务的设备。智能扬声器出货量预计将以 35%的年复合增长率，从2017年的3200万台增长到 2022 年的 1.42 亿台。二是语音搜索。ComScore媒体分析公司估计，到 2020 年，所有搜索中有 50%将通过语音进行搜索。语音搜索查询与普通文本搜索查询不同，因为语音搜索更具会话性，也更加细致。但语音搜索查询也存在局限性。使用文本搜索，虽然顶部始终有一个主要搜索结果，但输入查询的人也可以轻松查看和扫描其他搜索结果。然而，对于语音搜索结果，很难有人希望听到第九个搜索结果。三是导航和汽车。考虑到在驾驶过程中，手和眼睛通常被占用，这就为基于语音的系统應用提供了自然环境。

（三）智能语音助手发展的障碍。一方面，智能语音助手可识别语言的类型受限。当前，在智能语音助手的使用者中，亚洲使用者占主导地位，但互联网内容却严重偏向于英语。互联网普及率的提高将增加对多语言内容的需求，由于新用户将主要来自非英语地区。通过我们对主要智能助理所支持的语言进行分析，可以看出受支持语言的限制程度。例如，亚马逊的 Alexa 目前仅支持英语、德语和日语。另一方面，语音激活技术发展的面临二元化风险。积极的观点认为，“受监督的深度学习算法通常可以达到可接受的性能，每种类别中约有5，000个标记示例;此外，在使用包含至少1000万个标记示例的数据集进行训练时，将达到或超过人类级别的性能”。消极的观点则认为，大量使用“受监督学习”可能会形成对于提供培训数据的公司的持续需求，但如果机器学习算法可从包含输入数据的数据集中得出推论而无需进行标注，则“无监督学习”将能够从实质上取代受监督学习，那么提供培训数据的公司将可能将受到极大冲击。