【沈阳留学】麦肯锡：2024 年科技趋势展
《2024 年科技趋势展望》由麦肯锡公司发布，报告分析了 15 个重要科技趋势，包括 AI 革命、构建数字未来、计算和连接前沿、尖端工程、可持续世界等领域，旨在帮助企业规划未来，了解潜在用例、价值来源、采用驱动因素和实现这些机会所需的关键技能。
AI 革命
生成式 AI：发展迅速，应用广泛，如 OpenAI 的 GPT - 4、Anthropic 的 Claude 等，可用于文本生成、图像生成、音乐创作等。但也面临风险，如偏见、误导信息和深度伪造等。相关模型不断创新，如多模态生成模型、强大的开源模型、不断扩大的上下文窗口以及与各种企业工具的集成。人才需求增长迅速，涉及数据科学家、软件工程师等角色。
应用 AI：包括机器学习、计算机视觉和自然语言处理等技术，在各个行业有广泛应用，如金融、医疗、制造等。数据中心化 AI 越来越重要，生成式 AI 的发展也促进了应用 AI 的采用。然而，应用 AI 也面临一些挑战，如数据风险、隐私问题、监管和合规等。
工业机器学习：是将机器学习应用于企业的过程，包括模型开发、部署和维护等。MLOps 工具的发展有助于企业实现机器学习的规模化和工业化，提高效率和降低成本。监测和编排、使用预构建解决方案和 API 以及将 MLOps 与生成式 AI 结合是其最新发展趋势。
构建数字未来
下一代软件开发：随着 AI、云原生架构等技术的发展，下一代软件开发工具正在改变工程师的工作方式，提高了开发效率和质量。新的 AI 驱动的开发工具、更集成的开发平台以及对软件工程师技能要求的变化是其主要发展趋势。
数字信任和网络安全：随着企业采用新兴技术，数字信任和网络安全变得越来越重要。管理生成式 AI 风险、应对快速演变的网络威胁、新买家的出现以及区块链和加密货币的发展是其关注的重点。
计算和连接前沿
高级连接：包括卫星连接、5G 和 6G 等技术，这些技术的发展将改变消费者和行业的体验，如制造业、农业和能源等。然而，电信行业面临投资回报、网络安全、技术成熟度和生态系统整合等挑战。
沉浸式现实技术：包括增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和混合现实（MR）等，虽然在 2023 年投资和消费者需求有所波动，但在一些领域仍有发展潜力，如数字孪生、企业培训和娱乐等。
云和边缘计算：企业正在从传统的本地存储转向云计算和边缘计算，以提高灵活性、可扩展性和数据处理能力。AI 的发展增加了对云和边缘计算的需求，同时也带来了一些挑战，如隐私、安全和管理等。
量子技术：包括量子计算、量子通信和量子传感等，具有巨大的潜力，但仍面临技术、成本和生态系统等方面的挑战。目前，量子技术在一些领域取得了进展，如错误校正、软件和硬件的发展以及与传统企业的合作等。
尖端工程
未来机器人：随着 AI 的发展，机器人的能力和应用范围不断扩大，包括工业、医疗、农业等领域。机器人的类型也在不断增加，如协作机器人、服务机器人和人形机器人等。然而，机器人的发展也面临一些挑战，如安全、隐私、劳动力市场影响和资源获取等。
未来出行：包括自动驾驶、电动汽车、城市空中交通和共享出行等技术，这些技术的发展将改变人们的出行方式，但也面临技术、监管和消费者接受度等方面的挑战。
未来生物工程：包括基因治疗、蛋白质工程和生物材料等领域，具有改善人类健康、促进可持续发展的潜力，但也面临监管、社会接受度和伦理等方面的挑战。
未来空间技术：随着技术成本的降低，空间技术的应用范围不断扩大，包括卫星通信、遥感、太空探索和空间制造等。然而，空间技术的发展也面临一些挑战，如成本效益、治理机制和网络安全等。
可持续世界
电气化和可再生能源：是实现全球减排目标的关键，包括太阳能、风能、核能、氢能和储能等技术。虽然在 2023 年取得了一些进展，但仍面临成本、可靠性、人才和政策等方面的挑战。
气候技术：包括循环经济、碳捕获和去除等技术，这些技术对于减少温室气体排放和应对气候变化至关重要，但也面临成本、技术成熟度和政策支持等方面的挑战。
总体而言，这些科技趋势在未来将继续发展，并对各个行业和社会产生深远影响。企业需要密切关注这些趋势，制定相应的战略，以适应不断变化的科技环境。
未来生物工程的方向？
一、生物工程发展趋势及其重要性
生物工程与计算机技术进步相结合，在医疗保健、食品农业、消费品、可持续发展、能源材料等行业催生众多创新产品和服务。未来十年可能产生超 2 万亿美元的潜在经济影响，并有数百种应用案例。例如基因疗法有望改善人类健康与寿命，替代蛋白生产技术有助于可持续发展。然而，尽管许多应用案例的科学原理已得到验证，但这些技术要实现商业可行性，还需克服社会与监管方面的挑战。
从多方面的趋势评分来看，2023 年生物工程在出版物和研究方面的新兴趋势中排名第二，这两方面有显著增长，但新闻报道和搜索量自 2019 年以来保持稳定。投资有所下降，这与 2023 年整体市场情况相符，专利数量也略有下降（专利评分基于已授予的专利，存在 12 - 18 个月的滞后）。不过，人才需求自 2019 年以来几乎翻了一番。受影响的行业包括农业、化工、消费品包装、医疗保健系统与服务、制药和医疗产品等。
二、最新发展动态
（一）基因疗法
基于 CRISPR 的基因疗法取得重大进展。Vertex 制药公司的 Casgevy 获得美国食品药品监督管理局（FDA）和欧盟委员会的监管批准，这是使用著名的 CRISPR - Cas9 技术的基因疗法，可治疗镰状细胞病和 β - 地中海贫血等罕见血液疾病。
（二）人工智能在生物工程中的应用
研究人员不断发现人工智能在生物工程中的新用途。2023 年，人工智能的进步促使生物工程取得更多成果。虽然生成式人工智能已用于行业的研究和试验，但近期蛋白质工程和药物再利用方面的许多进展使用了其他专有 AI 算法。如宾夕法尼亚大学的研究人员利用 AI 排序算法发现一种现有药物可用于治疗特发性多中心 Castleman 病（iMCD），虽然尚未大规模测试或批准，但显示出潜力。
（三）替代蛋白生产
尽管存在监管限制，替代蛋白生产仍在发展。精准发酵等技术生产替代蛋白重新受到关注。2023 年，新食代（New Culture）公司的无动物蛋白获得美国食品药品监督管理局的一般公认安全（GRAS）等级。而培育肉的监管环境则喜忧参半，意大利禁止生产培育肉以保护农民，荷兰成为允许品尝培育肉的欧盟国家。
三、人才与劳动力市场
（一）岗位招聘
2022 - 2023 年生物工程岗位招聘总体下降，但部分岗位在 2023 年有所增长。研究技术员、临床研究协调员和医疗工程师的岗位招聘与往年大致持平。科学家岗位的招聘下降最为明显，可能是由于新冠期间需求激增，以及 2023 年投资放缓。
（二）人才供应
分子生物学领域的人才供应相对于需求较高，但在基因治疗和制药等更专业领域的人才供应较低。
四、全球采用情况发展
（一）采用现状
与其他趋势相比，生物工程技术的采用率较低，因为其针对特定行业，并且在商业化时需要较高的前期资本投资。能源和材料行业中，表示至少已开始试验生物工程的受访者比例相对较高，这可能源于其在成熟和新兴应用案例中的潜力，如改进发酵工艺、开发生物材料、扩大生物燃料生产原料来源等。
（二）推动进一步采用的措施
持续投入科研研发以支持生物工程创新。
多数主要经济体增加对生物工程创新的监管批准（目前，通过 CRISPR 开发的药物已在欧盟、英国和美国获批）。
改善公众认知，提高社会对这些技术的接受度。
构建复杂基础设施以支持高级生物工程活动，并具备按市场需求扩大运营和生产的能力。
五、现实生活中的实例
（一）理光公司
日本数字服务公司理光在 2022 年收购 Elixirgen Scientific 后，利用其数字技术和人工智能专长创建更可靠的疾病模型，以缩短药物开发周期并提高成功率。理光与 ERS Genomics 达成 CRISPR/CRISPR - Cas9 许可协议以获取基因编辑技术专利，旨在加速个性化医疗、药物研发和再生医学发展。
（二）日本的 mRNA 疫苗
日本成为批准自扩增 mRNA 疫苗的国家，该疫苗可让身体产生更多 mRNA。试验结果显示，与传统 mRNA 加强针相比，其抗体反应有所增强，可能允许更低的有效剂量，产生更持久的免疫反应、更少的副作用。
（三）Tropic 公司
英国农业生物技术公司 Tropic 利用 CRISPR 对香蕉进行基因改造，使其保鲜期更长。菲律宾农业部将这种香蕉归类为非转基因并批准生产。
（四）Insilico Medicine 公司
该公司正在评估其潜在的抗纤维化小分子抑制剂对特发性肺纤维化（IPF）患者肺功能的影响。研究人员利用机器学习和生成式人工智能确定新的治疗分子，仅用 18 个月就进入人体试验阶段（通常需要 5 - 8 年）。
（五）联合利华
联合利华将推出含精密发酵生产的乳清蛋白的布雷耶斯（Breyers）冰淇淋，与食品科技初创公司 Perfect Day 合作生产乳清蛋白以实现可持续发展目标。
（六）诺福克植物科学公司
该公司推出富含花青素（具有抗癌和抗炎作用）的转基因紫番茄，并向农民和园艺爱好者出售种子，让消费者能在自家后院 “种植生物技术”。
六、基础技术
（一）组学技术
如基因组学和蛋白质组学等以 “- omics” 为后缀的生物科学关注不同分子类别及其功能，对病毒载体基因疗法和 mRNA 疗法等生物工程应用的发展至关重要。
（二）基因编辑
作为基因组学的一个子集，基因编辑通常使用 CRISPR - Cas9 等工具修改生物体的 DNA。
（三）组织工程
该技术可用于修改细胞、组织和器官，支持多种人类应用，如开发可移植生物材料和生成用于药物研究的人体组织复制品，培育肉就是通过组织工程方法生产的产品。
（四）生物材料
生物工程技术制造的材料称为生物材料，可分为生物基替代化学品、生物替代材料和生物优化材料等不同类别。
七、主要不确定性
（一）监管因素
生物工程技术和产品的监管将影响发展速度。
（二）公众认知与伦理担忧
公众对生物工程产品的安全性、成本和质量的看法以及伦理担忧，会决定市场发展速度，对改造生物体的担忧也会阻碍发展。
（三）意外后果
生物系统具有自我复制、自我维持和高度互联的特性，系统某一部分的改变可能对整个生态系统或物种产生负面连锁反应。
八、未来的重大问题
（一）社会如何根据多元价值观和原则确定基因组编辑的适当范围？
（二）在企业采用生物工程技术的同时，公众将如何看待和采用？例如培育肉如何融入现有饮食？
（三）多种基于 CRISPR 的基因疗法需要多长时间才能取得成果并在社会上被更广泛接受用于治疗各种疾病？
《2024 年科技趋势展望》由麦肯锡公司发布，报告分析了 15 个重要科技趋势，包括 AI 革命、构建数字未来、计算和连接前沿、尖端工程、可持续世界等领域，旨在帮助企业规划未来，了解潜在用例、价值来源、采用驱动因素和实现这些机会所需的关键技能。
AI 革命
生成式 AI：发展迅速，应用广泛，如 OpenAI 的 GPT - 4、Anthropic 的 Claude 等，可用于文本生成、图像生成、音乐创作等。但也面临风险，如偏见、误导信息和深度伪造等。相关模型不断创新，如多模态生成模型、强大的开源模型、不断扩大的上下文窗口以及与各种企业工具的集成。人才需求增长迅速，涉及数据科学家、软件工程师等角色。
应用 AI：包括机器学习、计算机视觉和自然语言处理等技术，在各个行业有广泛应用，如金融、医疗、制造等。数据中心化 AI 越来越重要，生成式 AI 的发展也促进了应用 AI 的采用。然而，应用 AI 也面临一些挑战，如数据风险、隐私问题、监管和合规等。
工业机器学习：是将机器学习应用于企业的过程，包括模型开发、部署和维护等。MLOps 工具的发展有助于企业实现机器学习的规模化和工业化，提高效率和降低成本。监测和编排、使用预构建解决方案和 API 以及将 MLOps 与生成式 AI 结合是其最新发展趋势。
构建数字未来
下一代软件开发：随着 AI、云原生架构等技术的发展，下一代软件开发工具正在改变工程师的工作方式，提高了开发效率和质量。新的 AI 驱动的开发工具、更集成的开发平台以及对软件工程师技能要求的变化是其主要发展趋势。
数字信任和网络安全：随着企业采用新兴技术，数字信任和网络安全变得越来越重要。管理生成式 AI 风险、应对快速演变的网络威胁、新买家的出现以及区块链和加密货币的发展是其关注的重点。
计算和连接前沿
高级连接：包括卫星连接、5G 和 6G 等技术，这些技术的发展将改变消费者和行业的体验，如制造业、农业和能源等。然而，电信行业面临投资回报、网络安全、技术成熟度和生态系统整合等挑战。
沉浸式现实技术：包括增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和混合现实（MR）等，虽然在 2023 年投资和消费者需求有所波动，但在一些领域仍有发展潜力，如数字孪生、企业培训和娱乐等。
云和边缘计算：企业正在从传统的本地存储转向云计算和边缘计算，以提高灵活性、可扩展性和数据处理能力。AI 的发展增加了对云和边缘计算的需求，同时也带来了一些挑战，如隐私、安全和管理等。
量子技术：包括量子计算、量子通信和量子传感等，具有巨大的潜力，但仍面临技术、成本和生态系统等方面的挑战。目前，量子技术在一些领域取得了进展，如错误校正、软件和硬件的发展以及与传统企业的合作等。
尖端工程
未来机器人：随着 AI 的发展，机器人的能力和应用范围不断扩大，包括工业、医疗、农业等领域。机器人的类型也在不断增加，如协作机器人、服务机器人和人形机器人等。然而，机器人的发展也面临一些挑战，如安全、隐私、劳动力市场影响和资源获取等。
未来出行：包括自动驾驶、电动汽车、城市空中交通和共享出行等技术，这些技术的发展将改变人们的出行方式，但也面临技术、监管和消费者接受度等方面的挑战。
未来生物工程：包括基因治疗、蛋白质工程和生物材料等领域，具有改善人类健康、促进可持续发展的潜力，但也面临监管、社会接受度和伦理等方面的挑战。
未来空间技术：随着技术成本的降低，空间技术的应用范围不断扩大，包括卫星通信、遥感、太空探索和空间制造等。然而，空间技术的发展也面临一些挑战，如成本效益、治理机制和网络安全等。
可持续世界
电气化和可再生能源：是实现全球减排目标的关键，包括太阳能、风能、核能、氢能和储能等技术。虽然在 2023 年取得了一些进展，但仍面临成本、可靠性、人才和政策等方面的挑战。
气候技术：包括循环经济、碳捕获和去除等技术，这些技术对于减少温室气体排放和应对气候变化至关重要，但也面临成本、技术成熟度和政策支持等方面的挑战。
总体而言，这些科技趋势在未来将继续发展，并对各个行业和社会产生深远影响。企业需要密切关注这些趋势，制定相应的战略，以适应不断变化的科技环境。
未来生物工程的方向？
一、生物工程发展趋势及其重要性
生物工程与计算机技术进步相结合，在医疗保健、食品农业、消费品、可持续发展、能源材料等行业催生众多创新产品和服务。未来十年可能产生超 2 万亿美元的潜在经济影响，并有数百种应用案例。例如基因疗法有望改善人类健康与寿命，替代蛋白生产技术有助于可持续发展。然而，尽管许多应用案例的科学原理已得到验证，但这些技术要实现商业可行性，还需克服社会与监管方面的挑战。
从多方面的趋势评分来看，2023 年生物工程在出版物和研究方面的新兴趋势中排名第二，这两方面有显著增长，但新闻报道和搜索量自 2019 年以来保持稳定。投资有所下降，这与 2023 年整体市场情况相符，专利数量也略有下降（专利评分基于已授予的专利，存在 12 - 18 个月的滞后）。不过，人才需求自 2019 年以来几乎翻了一番。受影响的行业包括农业、化工、消费品包装、医疗保健系统与服务、制药和医疗产品等。
二、最新发展动态
（一）基因疗法
基于 CRISPR 的基因疗法取得重大进展。Vertex 制药公司的 Casgevy 获得美国食品药品监督管理局（FDA）和欧盟委员会的监管批准，这是使用著名的 CRISPR - Cas9 技术的基因疗法，可治疗镰状细胞病和 β - 地中海贫血等罕见血液疾病。
（二）人工智能在生物工程中的应用
研究人员不断发现人工智能在生物工程中的新用途。2023 年，人工智能的进步促使生物工程取得更多成果。虽然生成式人工智能已用于行业的研究和试验，但近期蛋白质工程和药物再利用方面的许多进展使用了其他专有 AI 算法。如宾夕法尼亚大学的研究人员利用 AI 排序算法发现一种现有药物可用于治疗特发性多中心 Castleman 病（iMCD），虽然尚未大规模测试或批准，但显示出潜力。
（三）替代蛋白生产
尽管存在监管限制，替代蛋白生产仍在发展。精准发酵等技术生产替代蛋白重新受到关注。2023 年，新食代（New Culture）公司的无动物蛋白获得美国食品药品监督管理局的一般公认安全（GRAS）等级。而培育肉的监管环境则喜忧参半，意大利禁止生产培育肉以保护农民，荷兰成为允许品尝培育肉的欧盟国家。
三、人才与劳动力市场
（一）岗位招聘
2022 - 2023 年生物工程岗位招聘总体下降，但部分岗位在 2023 年有所增长。研究技术员、临床研究协调员和医疗工程师的岗位招聘与往年大致持平。科学家岗位的招聘下降最为明显，可能是由于新冠期间需求激增，以及 2023 年投资放缓。
（二）人才供应
分子生物学领域的人才供应相对于需求较高，但在基因治疗和制药等更专业领域的人才供应较低。
四、全球采用情况发展
（一）采用现状
与其他趋势相比，生物工程技术的采用率较低，因为其针对特定行业，并且在商业化时需要较高的前期资本投资。能源和材料行业中，表示至少已开始试验生物工程的受访者比例相对较高，这可能源于其在成熟和新兴应用案例中的潜力，如改进发酵工艺、开发生物材料、扩大生物燃料生产原料来源等。
（二）推动进一步采用的措施
持续投入科研研发以支持生物工程创新。
多数主要经济体增加对生物工程创新的监管批准（目前，通过 CRISPR 开发的药物已在欧盟、英国和美国获批）。
改善公众认知，提高社会对这些技术的接受度。
构建复杂基础设施以支持高级生物工程活动，并具备按市场需求扩大运营和生产的能力。
五、现实生活中的实例
（一）理光公司
日本数字服务公司理光在 2022 年收购 Elixirgen Scientific 后，利用其数字技术和人工智能专长创建更可靠的疾病模型，以缩短药物开发周期并提高成功率。理光与 ERS Genomics 达成 CRISPR/CRISPR - Cas9 许可协议以获取基因编辑技术专利，旨在加速个性化医疗、药物研发和再生医学发展。
（二）日本的 mRNA 疫苗
日本成为批准自扩增 mRNA 疫苗的国家，该疫苗可让身体产生更多 mRNA。试验结果显示，与传统 mRNA 加强针相比，其抗体反应有所增强，可能允许更低的有效剂量，产生更持久的免疫反应、更少的副作用。
（三）Tropic 公司
英国农业生物技术公司 Tropic 利用 CRISPR 对香蕉进行基因改造，使其保鲜期更长。菲律宾农业部将这种香蕉归类为非转基因并批准生产。
（四）Insilico Medicine 公司
该公司正在评估其潜在的抗纤维化小分子抑制剂对特发性肺纤维化（IPF）患者肺功能的影响。研究人员利用机器学习和生成式人工智能确定新的治疗分子，仅用 18 个月就进入人体试验阶段（通常需要 5 - 8 年）。
（五）联合利华
联合利华将推出含精密发酵生产的乳清蛋白的布雷耶斯（Breyers）冰淇淋，与食品科技初创公司 Perfect Day 合作生产乳清蛋白以实现可持续发展目标。
（六）诺福克植物科学公司
该公司推出富含花青素（具有抗癌和抗炎作用）的转基因紫番茄，并向农民和园艺爱好者出售种子，让消费者能在自家后院 “种植生物技术”。
六、基础技术
（一）组学技术
如基因组学和蛋白质组学等以 “- omics” 为后缀的生物科学关注不同分子类别及其功能，对病毒载体基因疗法和 mRNA 疗法等生物工程应用的发展至关重要。
（二）基因编辑
作为基因组学的一个子集，基因编辑通常使用 CRISPR - Cas9 等工具修改生物体的 DNA。
（三）组织工程
该技术可用于修改细胞、组织和器官，支持多种人类应用，如开发可移植生物材料和生成用于药物研究的人体组织复制品，培育肉就是通过组织工程方法生产的产品。
（四）生物材料
生物工程技术制造的材料称为生物材料，可分为生物基替代化学品、生物替代材料和生物优化材料等不同类别。
七、主要不确定性
（一）监管因素
生物工程技术和产品的监管将影响发展速度。
（二）公众认知与伦理担忧
公众对生物工程产品的安全性、成本和质量的看法以及伦理担忧，会决定市场发展速度，对改造生物体的担忧也会阻碍发展。
（三）意外后果
生物系统具有自我复制、自我维持和高度互联的特性，系统某一部分的改变可能对整个生态系统或物种产生负面连锁反应。
八、未来的重大问题
（一）社会如何根据多元价值观和原则确定基因组编辑的适当范围？
（二）在企业采用生物工程技术的同时，公众将如何看待和采用？例如培育肉如何融入现有饮食？
（三）多种基于 CRISPR 的基因疗法需要多长时间才能取得成果并在社会上被更广泛接受用于治疗各种疾病？
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