2023 IEKTopics|觀測全球趨勢 擘劃科技願景

近年來臺灣產業亟待數位轉型,新興產業有待孕育成長。工研院肩負「以科技研發,帶動產業發展,創造經濟價值,增進社會福祉」使命,扮演產業興革的火車頭。為達成「引領創新藍海.產學研接軌國際.世界級智庫」目標,於2018年啟動擘劃「工研院2030技術策略與藍圖」,每年滾動調整前瞻科技研發布局項目,開創臺灣產業發展契機。工研院產科國際所持續觀測全球P(政策/政治)、E(經濟/環境)、S(社會)、T(技術)的發展變化,有助於本院2030年技術策略與藍圖與時俱進、緊密連結政府政策,與產業攜手共創未來。

 

新增「韌性社會」,布局2035藍圖

2022年產科國際所拉高觀測研析高度與情境趨勢廣度,建立以十大跨域趨勢引領2030年技術策略與藍圖規劃的方法論,首度透過定期掃描國際產經重點機構及智庫議題,以形成未來環境面貌的驅動因子、跨域趨勢與未來情境,並得以運用於形塑跨域趨勢與相關情境來引領藍圖規劃。

2023年產科國際所持續擴大2035觀測研析工作,形塑促成2035年環境變化的驅動因子與跨域趨勢(Mega Trends);並透過召開關鍵領袖專家會議,藉專家意見優化與融合趨勢內涵,倡議「2035十大跨域趨勢」(見文章:聚焦跨域趨勢 描繪理想藍圖 圖示),以利院內各次領域團隊評估未來情境對各領域2035研發布局的影響,以做為後續調整工研院2035技術策略與藍圖技術藍圖的參考依據。

觀測2035年環境變化的驅動因子與跨域趨勢,發現極端氣候、大規模地震、地緣政治、疫情等突發巨大風險,將對國家、社會、產業發展造成顯著衝擊;針對風險進行預警,或在事件造成影響後能迅速應變、降低損失,並加速復原進程、適應外部局勢,已成為國家與社會發展重要目標。

因此,發展韌性社會所需的技術應用方案,可強化社會對突發風險及長期壓力因素進行預警、因應、備援與復原能力,進而因勢利導將危機轉為商機,所以,除了既有的以智慧科技創造幸福新生活的「智慧生活」次領域、以先進醫療照護讓生命更美好的「健康樂活」次領域、以科技創新打造生生不息未來的「永續環境」次領域之外,新增以科技因應風險穩健社會成長的「韌性社會」次領域,完備「工研院2035技術策略與藍圖」的布局。

 

國際智庫共筆,完備跨域趨勢觀點

2023年適逢工研院五十週年,今年專刊聚焦於2035年十大跨域趨勢,包括數位賦權、網宇世界、移動革命、成功老化、健康進化、脫碳能源、低碳生活、資源循環、敏捷治理、韌性城鄉等,特邀請國際重要研發機構、智庫與產科國際所同仁分別針對2035十大跨域趨勢提出全球與臺灣觀點,包括歐洲的芬蘭科技研究院(VTT)、英國國家高齡創新研究中心(NICA)、英國數位產業加速器(Digital Catapult)、法國原子能和替代能源委員會(CEA)、德國Fraunhofer、太空中心(DLR);日本邀請到產業技術綜合研究所(AIST)、國立長壽醫療研究中心(NCGG)、三菱電機、國立環境研究所(NIES)等;美洲則有美國柏克萊大學、加拿大國家研究委員會(NRC)等10家傑出研究機構,在專刊中發表對未來的洞察。

期待透過探討國內外跨域趨勢觀點與技術議題,來完備十大跨域趨勢內涵重點,以做為倡議科技願景之用,以利開創臺灣產業發展契機。臺灣與國際智庫專家面對十大跨域趨勢,透過本專刊共筆交流,並期待未來攜手引領產業發展。

 

智慧生活:數位科技是關鍵驅動力

以智慧科技創造幸福新生活的「智慧生活」次領域,一致認為數位科技與人工智慧將是引領智慧生活領域的關鍵驅動力,對社會和經濟影響龐大,不僅影響消費端的互動溝通、工作樣態、獲取資訊、休閒生活、教育的方式,也對產業升級有關鍵推動力,而得以帶動新商業模式、產品和服務的發展,形塑零售業、醫療保健業、金融業、製造業與教育的發展樣態。「數位賦權」運用數據做出最佳決策,在正確的時間、將正確的資訊提供給正確的人,是最核心價值所在。

「網宇世界」擴展到宇宙(現實環境)和元宇宙(數位空間)間的交流與互動,透過數位科技達成人力極限無法完成的任務,並帶動數位解決方案與虛擬工作環境大量被運用,預期將改變產業活動的樣貌,包含牽動勞動力市場及技能需求的改變,以及商業模式也將大幅突破過去實體性限制,運用線上商業活動提供更精準的體驗與服務,並安全地完成交易活動。

「移動革命」運用新技術、新商業模式發展更多元化的交通工具及使用方式,建立更安全、高效的新一代交通體系,呼應數據創值趨勢,以發展更先進的車聯網整合路側、號誌、車輛、行人等多方來源的數據,提供更安全的移動服務,此外,也將加速自動駕駛技術蓬勃發展,以解決2035年面對勞動力減少與老化的待解議題,產科國際所面對偏遠地區或危險區域所需的移動服務,也特別提出可發展無人載具的移動應用,以因應社會、環境等挑戰。

因此,未來如何保障個人在虛擬世界的資訊及隱私,及如何確保交易秩序與資訊安全,建立一套能有效監督、但又不過度阻礙新興科技發展的治理準則與監理機制,將是迫切需要克服的挑戰。如何在部署這些基礎設施與解決方案,達到人機高度協作的工作模式;同時兼顧人機互動的友善環境,將是數位轉型浪潮下必須重視的課題。此外,政府部門如何利用數據分析進行高度事前模擬與預做評估,確保政策措施的規劃與執行能產生預期效益。企業則需因應個別需求,妥善掌握、管理與應用數據,以全產品的思維進行數據模擬分析,藉以掌控供應鏈內的生產效能,將是未來發展關鍵。

 

健康樂活:迎向樂齡的共好社會

以先進醫療照護讓生命更美好的「健康樂活」次領域,和政策、經濟、社會息息相關,希望兼顧歐美與亞洲智庫不同觀點來共創健康樂活新商機。整體觀之,可分為高齡照護與全齡健康等兩大面向。

一是高齡照護,全球面對超高齡社會的挑戰,期待達成「成功老化」已有共識,尤其是各國持續倡議並聚焦在「延長健康餘命」,藉以縮短失能時程並降低相關醫療照護費用支出,未來必須將注意力集中在預防而不是治療,需透過各種醫療方式,早期發現與預防高齡引發的衰老疾病、慢性病、心血管疾病;運用各種藥物、醫療器材或訓練,延緩高齡者的思考、記憶力、運動機能退化;高齡相關疾病的檢測與預防產品與服務的開發、延緩認知衰退和癡呆症等,都是值得切入的議題。

呼應日本山田先生觀點,「成功老化」需建立在保障每個人身心獨立、建立可信的健康長壽社會體系這兩個條件之上。隨著年紀增長,也需思考中高齡就業延續職涯,或透過職務再設計、調整工作樣態等方式,以確保高齡族群可以持續發揮與貢獻己力,對於社會勞動力的再補足與維持社會穩定具有關鍵性。此外,透過數位技術支持獨居高齡族群自立相對重要,包含發展滿足老年人的需求的智慧化生活空間,透過家庭環境支持高齡者更容易保持健康和日常生活等。

二是全齡健康,即面對生理自然衰退與積極面對環境病原等挑戰的「健康進化」。「健康進化」有主動因應的意涵在內,包含在日常生活情境中,對於疾病病原與生理衰退的主動抑制與預防,並得以克服疾病和重大傳染病的發生風險。

為達成此目標,除了有待個人積極以對,更需要透過投入生醫科技研究,研發各式前瞻科技產品來加以因應,包含可結合AI、大數據、雲端運算等資通訊科技,透過分析基因體、臨床病歷與生活形態等數據資料庫,以瞭解個人化疾病風險與發病進程,並得以透過精準預防、精準醫療與精準照護等策略,進而實現個人化精準健康之人類健康、長壽的目標。

「成功老化」對於社會而言,是一個共好的思維,不僅是考量單純的高齡者生理或心理的滿足,而是要思考對整體社會的加成效應,因為除非整體世界幸福,否則就不會有個人幸福。成功老化對於新業務的創辦人、新創公司以及已建立的企業來說,都存在豐沛的發展機會,可根據老年消費者的需求調整現有產品,找到新的市場,串聯健康長壽經濟中的新受眾。隨著各式產品與技術的發展,運用高精確度、線性和特異性的分析方法,以確保研發品質、安全性和功效是發展重點,這些分析方法必須具有以滿足人體臨床測試和商品化等各項法規要求,進一步透過投資各項生物療法,提高新型療法的成功概率,從而改善人類健康,達成「健康進化」的目標。

 

永續環境:以淨零碳排為目標

科技創新打造生生不息未來的「永續環境」次領域,可分為三個面向來討論,一是「脫碳能源」,以能源的供給與穩定為訴求,聚焦在去碳/低碳能源取代化石燃料,以及建構高度可靠、具韌性的電網系統;二是「低碳生活」,聚焦在能源使用端,包含落實民眾在生活面向的減碳行為,以及滿足產業端的淨零排放要求;三是「資源循環」,訴求以資源循環再利用為導向的材料創新,以及建構水資源與土地再利用。

「脫碳能源」的目標在於:能繼續「生活在舒適的現代社會中」,並在未來數百或數千年內繼續這樣做,而不會對這個星球上其他生物產生不利影響,故以能源的供給與穩定為訴求,強調「能源的可持續性」。一是擴大清潔能源開發,包含風能、太陽能等可再生能源,將於2030年前擴大部署,並逐步投入生質能、氫能、氨能等新興能源的研發與試驗;而電動車也是清潔能源之一環,短程交通運輸可以技術成熟的電動車為主,但長途交通運輸(如卡車、航空和航運)較難以電力為主,因此需擴大使用低排放燃料的使用與開發,如液體生質燃料、沼氣和生物甲烷,以及氫基燃料等。

「低碳生活」可透過三大模式實現,一是降低日常生活中能源消耗的二氧化碳排放,二是使用再生能源電力,三是減少能源浪費。由於消費者購買行為會影響間接的二氧化碳排放,因此推動消費者在購買商品和服務時能考慮到減碳功效,也將有助於減少工業、商業和運輸行業排放二氧化碳的量。未來如何引導民眾建立低碳的生活型態,將是決定各國何時能實現淨零排放目標的重要因素之一;其中,科技創新也扮演重要角色,不僅可提供低碳產品供民眾選擇,同時也讓民眾知道自己的生活碳足跡,讓每個人都可以為減碳有所貢獻。此外,為因應氣候變遷帶來的影響,各國致力規劃各項淨零排放的路徑,但其中仍有不少比例的碳排放,透過各種方式都難以消滅,必須透過碳匯(Carbon Sink)方式抵銷。未來各國將致力於開拓更多元、減碳潛力更大的自然碳匯場域,共同協助淨零減排目標的實現。

「資源循環」訴求以資源循環再利用為導向的材料創新,以及建構水資源與土地再利用。法國CEA提出為了實現淨零目標,需改變當今的思維和實施方式,如可再生能源的使用和能源效率只能解決全球排放量的55%,因此還必須增加資源的循環,包括食品、產品、材料等。由於材料占碳排的比重高,為加速減排成效,各產業於製程中透過循環使用及廢料再生等材料創新,提升減排效果,特別是化工、鋼鐵、水泥等重工業領域。全球對潔淨能源的龐大需求將帶動鋰、鈷、鎳金屬與稀土礦物的需求大幅成長,清潔能源技術的礦物需求相較於目前成長至少四倍,各國企業將加速研發金屬與稀土礦物回收技術(如以廢棄資源為料源,整合拆解破碎、分離分選、提取純化、配方再生高品質稀土粉體),以確保關鍵礦物的穩定供應。

未來,在國際淨零碳排要求下,產業面臨的減碳壓力將愈來愈高,未來減碳將遭遇更多綠色貿易障礙。因此,企業需透過提升製造效率及可預測等方式,降低碳排成本,並在能效可提升空間已逐漸趨向飽和的情況下,配合產業投資週期,以新技術導入促進減排提升。重工業減排量需要來自於目前尚未商業化的技術,例如使用氫能或碳捕捉、利用與封存(CCUS)技術,並朝向所有新增工業產能接近零排放的目標邁進。為了實現全球的低碳生活方式,發展中國家應從減碳的角度考慮他們應該追求何種發展和生活方式。在已開發國家,應尊重自己的歷史、文化和習俗,同時重新思考應該追求何種發展,在低碳時代追求所必需的生活方式。

 

韌性社會:強化資通訊及夥伴關係

科技因應風險穩健社會成長的「韌性社會」次領域,德國Fraunhofer-Gesellschaft從製造業的觀點切入「敏捷治理」,聚焦在工業4.0,以數位化監控和連接製造業價值流為概念,成為創建智慧工廠、高效的供應鏈和安全的數位時代系統的目標。而英國Digital Catapult則是以創新商模的角度論述「敏捷治理」,以DAO (Decentralized Autonomous Organization) 去中心化治理組織的方向,利用智能合約以去中心化的方式治理項目和管理生態圈,區塊鏈生態圈內的所有人都能夠參與決策,以「直接民主」方式經營。

在製造業方面,地緣政治等因素驅動供應鏈再重組,回流母國或接近市場的生產模式為產業布局重要方向。但如何克服分散製造的不利條件,為決定供應鏈移動是否可行的關鍵。其中,整合多元數位科技改變生產模式,是促進供應鏈回流、並在可控成本下持續順暢供應的關鍵議題。多元技術整合的智慧製造方案促使分散生產同樣能達到精準與效率,同時也滿足客戶少量多樣或單品客製化的需求。

因應「韌性城鄉」發展,也衍生相關需求,包含可再生和清潔能源技術、水資源管理和保存、緊急管理和災難應對和永續交通運輸系統等。透過強化公共基礎設施(如電網)的資安技術,如運用少量數據,合理、精準判斷攻擊行為並與以反制,並新增資安管理規範;為因應超越國界的資安事件,全球建置並持續強化跨國執法合作與資安情報交換的夥伴關係。

日益全球化的網絡加上愈來愈多的聯網設備,大幅增加網路攻擊機會,使個人、機構和政府面對更頻繁嚴重的安全風險。近期亦有數位威權主義(Digital Authoritarianism)崛起,顯示威權國家可能抑制言論自由,甚至散布假訊息並限制公民權發展。資訊安全將成為國際多邊合作的主要議題,各種數位創新將以民主參與的方式推動,使用者個人也將更多地參與在資訊安全的機制中。面對地緣政治事件的頻繁發生,加上數位流動的跨境性質,驅使全球興起數位主權意識,確保在數位虛擬世界中也能有提供無虞、風險可控與安全自主的環境。各國加速研發新世代通訊與關鍵數位應用,然基於數位主權意識下,全球將有不同的合作聯盟陣營,且各自擁有獨立的數位基礎設施支援體系,以降低對另一陣營的技術依賴。

 

實踐創新,領跑未來

2035年可謂2050年淨零目標的期中檢視年,更是創新可達成、願景可想像的未來之承先啟後關鍵點。爰此,工研院以智慧生活、健康樂活、永續環境與韌性社會四大關鍵次領域的應用領域做為布局重點。而為實現2035年科技願景,半導體科技、感測技術、通訊科技,到人工智慧等關鍵基礎技術不斷創新,帶動以上四大跨域趨勢與情境的發展;透過跨域趨勢引導,打破原本以單一技術為主軸的思維,展現跨域技術發展與合作的必要性

經過多元觀點交流的過程,十大跨域趨勢有了更寬廣的視野。實現「數位賦權」、「網宇世界」與「移動革命」等跨域趨勢,將促成人類生活更智慧便捷。而「成功老化」與「健康進化」的跨域趨勢發展,將讓人類的年齡只是數字,健康狀態可以是自主選擇,生理潛能將有更多發揮。推動「脫碳能源」、「低碳生活」與「資源循環」等跨域趨勢,將讓人類經濟與社會生活不再對生態環境造成負擔,人類將可以與地球環境構築更良善關係。「敏捷治理」將協助人類生活去敏捷掌握變化並及早做出適當回應,「韌性城鄉」則協助人類生活的安居樂業,不會因為面對災害或威脅而受到影響。

工研院已積極投入十大跨域趨勢、四大次領域發展,積極和產學研合作以引領臺灣產業發展。以智慧生活次領域為例,大廠與新創公司積極投入開發虛實融合裝置和建置生態系,工研院研發全彩Micro LED技術,扮演系統平台整合者與生態系統搭建者的角色,運用先進技術能量以及測試驗證平台,提供臺灣廠商如佐臻等合作夥伴軟硬體產品測試應用環境,加速解決方案發展進程與降低失敗風險,協助臺灣產業取得AR智慧眼鏡國際規格主導與領先地位

以健康樂活次領域為例,在個人化服務與居家健康商業模式的發展趨勢下,基因檢測與穿戴式監測等健康進化的產品,將逐漸走進民眾生活,工研院早年即投入自主基因相關檢測產品與機台相關技術的研發,成功孕育出奎克生技、體學生技等新創公司,並衍生開發創新性的miRNA多重基因檢測與結合光電半導體技術的高效能單分子定序機台,以建構國產醫材產業生態系。

永續環境次領域為例,基於「淨零碳排」已成為全民運動,食物、服飾須符合低碳足跡認證;居住、工作的場所則是低碳或淨零耗能建築;外出時,選擇低碳運輸網絡;進行育、樂活動時,主動關注低碳相關措施,以節約能源。由研發法人型專業人才創立的公司泓格科技,為了全面建構低碳生活環境,多年來致力於發展遠端工業物聯網技術與產品,從「食、衣、住、行、育、樂」各方面,提供完整的工業自動化解決方案及售後服務。

韌性社會次領域為例,藉由新興技術,提升對災害的預警與應變能力,進而提高城鄉韌性,保障民眾生活品質。過去,重要交通運輸管道的橋梁定期檢測高度依靠人力,黎明工程與工研院資通所合作將無人機導入橋梁檢測,從改良無人機通訊、續航力及酬載力的提升,到AI影像檢測分析應用,截至今年6月,已經完成了9座跨河及感潮河段橋梁場域的驗證作業,透過工研院技術,無人機也能深入更艱困的環境,擴展跨域應用範圍不受限制。

面對全球產業與臺灣社會的未來,我們有著更加多元多樣的想像與期待,工研院在邁向下一個50年的路徑中,運用研發能量發展出對產業有用、讓社會更好的科技,將持續善用研發能量優化產業與社會,打造更美好的未來世界;工研院也將持續以市場為導向,幫助產業從技術創新走向價值創新,當所研發的技術應用於產業與社會時,與臺灣民眾對未來的期待有更多呼應,能更貼近民眾的價值選擇,一起為更好的未來而努力。

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