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IEKTopics 2020 紀念合輯|2030亞洲前瞻科技 布局產業區域利基

工研院曾於2018年與美國電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)合作,分析亞洲重要國家對2030年全球前瞻科技的應用成熟度與重視度之觀點,藉此了解亞洲與歐美先進國家在中長期技術前瞻與市場需求之差異。

此項分析的內容,包含2030年的亞洲未來情境樣貌、各國重點技術發展、政府因應策略等,並提出未來十年亞洲最看重的前十大科技發展項目,做為各界擬定未來技術發展及市場推廣的參考依據。

透過此次的2030年亞洲前瞻科技調查,可以明顯看出,亞洲比較重視生活應用型技術,歐美則比較注重創新型前瞻科技,這也顯示出亞洲各國並沒有盲目跟隨先進國家的科技研發腳步,而是會在認清自己的科技研發實力後,做出投資在自主技術開發或是產業應用推動的決定。

 

產業痛點
如何以前瞻技術帶動臺灣產業轉型

各國長期前瞻科技研究多將時間設定在2030年,屬於中長期的觀測範圍,是最適合政府投資與研究機構進行探索的時間點,在現在投入基礎技術之研發,將較能克服困難技術或推動大型建設之需求。

以長期前瞻科技研究而言,目前國際間多僅針對全球觀點,或是個別國家針對本身國家與產業發展需求所進行之研究。然而,以全球觀點而言,其實比較偏向代表歐美等先進國家觀點,對於開發中或其他地區市場,較難將差異點凸顯出來。因此,本研究選擇針對亞洲地區進行研究,期望藉由調查亞洲重點國家對2030年之未來預測觀點,以掌握亞洲地區之技術與市場需求。

亞洲國家在國際間對先進科技的研發占有重要的地位,例如:人工智慧與行動通訊技術等。中長期也具有更龐大的市場潛力,如:中國大陸、印度、東協等,未來可能取代歐美成為全球重要科技應用市場。本研究的目的便在找出亞洲重點國家對2030年之市場觀點與政策作為,並找出最重要的前十大前瞻技術。

此次亞洲前瞻科技調查可以提供臺灣在科技研發布局策略上的多項借鏡之處,例如:如何針對國內需求與產業需求而選擇投入發展之關鍵技術?如何因應科技發展與應用所需提出靈活且彈性的政策?如何幫助社會積極接納和應用新科技來提升生活品質?如何協助政府投入側重生活應用技術,而非追逐全球前瞻科技風潮?

 

因應架構
從重點技術分布,描繪2030亞洲五大樣貌

為掌握國際重要前瞻科技,本研究首先蒐集重點國家的前瞻科技清單,來源包括日本第十次科學技術調查、韓國第四次技術預測,以及德國前瞻進程研究計畫等。

此外,本研究亦分析2012年至2017年具有高影響性及代表性的國際前瞻科技期刊,包括:Nature、Science、MIT Technology Review等,共17,477篇論文。透過文字雲分析,以關鍵字頻率之視覺呈現方式來觀察期刊中的技術重點。

根據彙整重點國家的前瞻科技清單,以及掃描國際前瞻科技期刊的重點技術後,本研究將技術分為數位科技、智慧機器、綠能環保、先進材料與生命科技五大領域,再依照不同領域分別彙整出2030年具重大影響力的前瞻技術共約一百五十項,各領域專家再就此一百五十項2030年前瞻技術,考量全球在社會、技術、經濟、環境、政策五大面向之前瞻趨勢,評估各項前瞻技術對於全球未來二十年在社會發展、經濟成長、環境永續重要性,選出全球前三十大前瞻技術(表1)。

本研究將亞洲國家對各項三十大前瞻技術的影響性、滲透率與投資優先度的給分予以加總,排序出亞洲地區2030年十大重點技術(表2)。

為了了解亞洲地區與全球在2030年的重點技術差異,本研究將亞洲前十大與全球前十大技術進行交叉比對,依據全球前三十大技術為基底,繪製成2×2之比較圖。

表1:全球三十大前瞻技術

全球三十大前瞻技術

第一象限為亞洲與全球均列入前十大之技術;第二與第四象限則是僅有亞洲或僅全球有列入前十大;第三象限則是既不在全球、也不在亞洲前十大範圍內的技術。

此外,第一象限是亞洲與全球之共同點,顯示人工智慧與服務機器人是全球普遍重視之關鍵技術;第四象限可看出全球前十大技術中,較偏向次世代的前瞻技術上,如:下世代運算(量子運算)、下世代顯示(AR/VR)、下世代智慧機械(動力外骨骼)、下世代醫療(基因醫學、器官列印)等。

表2:亞洲2030十大重點技術

亞洲2030十大重點技術

 

全球與亞洲2030重點技術分布

圖1:全球與亞洲2030重點技術分布

第二象限可看出,亞洲重點技術非著重在前瞻性,而是對人民生活影響較大的技術上,如:基礎通訊、區塊鏈、交通車輛、環保材料、電池技術等。

綜合而言,全球觀點較為重視前瞻突破型技術,亞洲觀點則較為務實,以生活相關技術為主,兩者有明顯的不同。

依據前述的重點技術分布,可以描繪出2030年亞洲的五大樣貌,分別說明如下。

樣貌1:降低排放汙染,打造智慧交通

亞洲各國均積極發展自動駕駛車,2030年路上的自駕車普及率預估達10%至20%,主要的研發集中在成熟市場。

亞洲發展自動駕駛車的原因,除了產業與經濟發展外,社會問題的解決也是主要因素,如:人口老化帶來的高齡駕駛、欠缺職業司機、城市塞車等;而使用電能或生質能等,以降低汙染排放為主要訴求的新能源車輛,預估也將達10%至20%的滲透率。

樣貌2:區塊鏈打造創新數位交易應用環境

亞洲成熟市場的金融體系使用去中心化的區塊鏈安全記錄技術,使小額交易可快速結算、降低成本並提高便利性,也助長了數位生活的程度。

新興市場過去因銀行帳戶普及不高,但在區塊鏈的導入下快速成長。許多亞洲國家對金融科技的創新表示支持,運用區塊鏈去中心化的交易模式,成為許多創新應用的基礎。

樣貌3:機器人解決勞動短缺的高齡社會

亞洲成熟市場的人口高齡問題同時造成勞動力短缺,因此對機器人或自駕車等輔助型技術的需求較高,高齡化所產生的照護需求、醫療需求提高;少子化造成的勞動力短缺與車輛駕駛需求均提高。這些需求驅動亞洲各國在相關技術的投資,預估2030年的亞洲,包含工業與服務機器人將達到20%至30%的滲透普及率。

樣貌4:塑膠製品將不再是環保之惡

許多亞洲國家正處於經濟快速發展期,對塑膠的人均使用雖不如歐美,但廢棄管理卻非常不足,每年造成大量廢棄塑膠流入海洋,因此環保友善的塑膠技術成為亞洲國家非常重視的關鍵技術。預期在2030年,幾乎每個亞洲國家的在地企業均可商業量產環保塑膠材料。

其次,東南亞國家的豐富農業資源,成為發展生質能源產業的優勢,使得亞洲新興市場積極投入生質能源,部分成為新能源車的關鍵助力。成熟市場則積極投入能源儲存技術,許多再生能源發電廠都擁有專屬能源儲存系統,以解決再生能源發電不穩定和尖離峰供電調節問題。

樣貌5:先進醫學仍屬稀有,機器人走入手術室

2030年亞洲生命科技的投資發展集中成熟市場,以日本為首,而新興市場則主要仰賴技術進口。

由於亞洲本土企業對基因醫學、細胞醫學與3D器官列印等技術之研發均未能達到商業量產,這些前瞻醫療技術仍僅用在少數重病患者,費用高昂;相對地,亞洲各國自行生產的醫療機器人已經施行在本土常見疾病的治療,預計約有10%至20%的手術導入。

在前述趨勢潮流中,臺灣的產業如何在亞洲市場突圍,以下用兩個實例深入說明。

 

案例❶
6G通訊技術,成就智慧產業發展

行動通訊技術大約每十年演進一次,預估2030年將進入6G時代,向滿足5G未能達到的各種生活應用與商業需求邁進。

6G將為無所不在(陸、海、空)的網路連結,以實現嶄新的全息通訊、無所不在、零延遲三大應用情境。

在需求指標上,6G以增進5G KPI為主,包括:最高傳輸速度1,000Gbps、使用者傳輸速度20Gbps、區域容量每平方公尺10,000Mbps、移動性每小時1,000公里、可靠度達七個9、延遲性小於0.5毫秒(ms)、連接密度每平方公里1,000萬終端、電池二十年,另外更強調定位準確性須達公分等級。

至於潛在技術,包括:太赫茲、先進巨量天線、低軌道衛星、零耗能通訊、公分等級定位、人工智慧等,其中太赫茲初期先聚焦在次太赫茲100~300GHz,之後才逐步朝向300GHz以上發展。

許多國際通訊大廠也已陸續於2019年至2020年投入6G先期研究。

中國移動認為,6G重點在發展大規模天線、可見光、全頻段通訊、空天地一體化、人工智慧、量子運算、可信賴運算等;日本NTT DoCoMo認為,6G重點是非地面網路擴增覆蓋範圍、增強型大規模MIMO、增強型URLLC/mMTC網路、無所不在的人工智慧等技術;設備業者,包括:愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)、三星(Samsung)、華為、中興等,也提出6G技術重點,包括:太赫茲、低軌衛星、大規模智慧化天線、零耗能/零成本終端、人工智慧應用。

國際電信聯盟(ITU)已於2020年進行6G技術趨勢評估,預計2021年討論6G願景和KPI,2023年啟動6G需求、6G系統評估;3GPP則預計2023年啟動6G研究項目討論,2025年進入6G技術規範討論。

整體來看,國際市場已經陸續啟動6G需求討論、投入潛在技術研發,預期2023年之後,6G市場需求、系統發展方向等將更為明確。

趨勢:亞洲地區多重視6G

亞洲十大國家中,有九個國家將6G列為前十大技術,其中印尼、印度認為,6G為該國排名第一的技術,中國大陸、南韓認為6G為該國排名第二的技術(皆僅次於人工智慧),臺灣將6G列為排名第五的技術,日本、馬來西亞將6G列為排名第六的技術,新加坡、泰國則列為排名第七的技術,僅菲律賓沒有將6G列為前十大技術。

臺灣在行動網路技術投入上,在過去3G、4G到5G的經驗累積下,已具備完整產業鏈,尤其是在硬體研發製造上較為領先,包括:應用處理器、基頻元件、射頻元件、記憶體、PCB、感測器等、終端產品(手機、行動路由器、小基站、開放網路白牌接取設備、白牌網路交換器等)之設計及製造等,在服務營運亦多有業者投入。

在軟體、系統整合上,由於我國通訊廠商多以硬體研發與生產製造為主,在開放網路、虛擬化軟體與垂直應用之軟體與系統整合能力較為不足。不過,為了因應多樣化的智慧聯網服務需求,我國廠商近年已積極投入並逐漸累積了基礎的軟體、系統整合能力。

在6G相關技術布局上,由於6G為5G加上衛星通訊、太赫茲波、大規模陣列天線的結合,其中臺灣廠商在衛星通訊研發上,現階段能量仍以地面通訊設備及元件供應為主,供應鏈相對衛星製造、衛星發射等次產業完整,業者具備快速整合與彈性反應能力,長期為國際廠商重要合作夥伴。未來,如能透過策略合作,鏈結國際大廠,可協助我國掌握衛星產品發展規格,共同加速促進衛星產業之發展。

在太赫茲波和大規模陣列天線方面,有鑑於臺灣已有許多廠商投入5G毫米波技術,包括:毫米波通訊會用到的材料、晶片、射頻元件、天線、手機、接取終端、基地台等,在相關研發經驗下,將有機會快速切入太赫茲通訊技術。

未來6G將朝萬物聯網的情境發展,混合實境、工業自動化、自駕車、遠端醫療等應用,皆需要一個無所不在(海、陸、空整合)的全覆蓋網路,終端和基礎建設都將保持隨時啟用、隨時保持連線(always-on)的狀態,而臺灣廠商在關鍵IC、模組、零組件、終端產品開發上,為全球主要生產製造國家之一,快速上市能力備受國際大廠肯定。

另外,與國際資通訊設備品牌業者、電信業者也已建立長久合作關係,近年來也逐漸將產品線延伸至開放網路電信設備開發、軟體、系統整合上。

整體來看,臺灣在未來6G產業生態中,仍將扮演重要的研發與生產製造的角色。

 

案例❷
區塊鏈技術,驅動未來經濟新格局

2018年區塊鏈獲選為2030年亞洲前十大重要技術,被認為對於國家的經濟發展有深遠影響;然而,調研結果也指出,即便未來區塊鏈將會大規模普及,但各國更傾向投資於具競爭優勢和帶來獲利的科技,如:人工智慧、自駕車等,因此在投資總額和投入優先順序相對較低。

過去,因資金掌握在傳統大企業手中,但區塊鏈時代,小而美的投資將是常態,意謂新創企業更容易獲得資源。

臺灣以製造業起家,擁有完整資通訊產業供應鏈和優秀人才,具備良好潛力發展全球區塊鏈產業,若能抓緊時機布局跨鏈技術,結合新創共建產業生態系,將可帶動臺灣產業創新和升級轉型。

區塊鏈是一串採用密碼學、數學、共識演算法等方法產生的關聯資料塊,每一個區塊對應一個帳單,將所有區塊連結起來就是區塊鏈。區塊鏈同時儲存在多個分散節點中,所有資訊都是公開透明、加上歷史資料很難被竄改,也因此建構具有公信力的信任機制,顛覆過往集中、委託的管理方式。

趨勢:中國大陸與亞太市場具潛力

區塊鏈本質是一種去中間化、改變信任機制的分散式帳本技術,尤其適用於資訊封閉、資訊不對稱、中間方角色過多等議題,例如,結合物聯網,可即時追蹤和管控作業流程,來降低管控成本,同時也預防物聯網裝置遭竄改,以提升資料安全性。除了加速金融創新,區塊鏈已延伸應用於智慧商務、智慧製造、智慧物流、線上遊戲、數位音樂等產業。

根據IHS Market的研究指出,至2030年,區塊鏈創造的商業活動價值預計達2兆美元,重要潛力領域和垂直市場,包括:財務、供應鏈和物流、身分管理、零售和電子商務等。預計到2030年,區塊鏈在供應鏈和物流業的應用,將顯著改善交易與運輸過程的複雜性和缺乏透明度。

此外,利用區塊鏈進行身分管理也是重要應用。透過區塊鏈進行身分驗證和自主存取管理,可分散資訊安全風險,除了能核實身分,更賦予使用者可自行決定數據的授權時間、範圍或撤銷訪問權限等,保障個人隱私,預計至2030年商業價值達2,000億美元。

2018年全球區塊鏈支出預計約15億美元,是2017年的兩倍,且未來五年全球區塊鏈支出將快速增長,預計2022年全球區塊鏈解決方案支出將增加至117億美元,年複合成長率(CAGR)達73.2%。2018年北美地區仍然為主要支出市場(占36%),西歐為第二大區域,其次是中國大陸和亞太地區(不含日本),顯示未來中國大陸和亞太地區的區塊鏈市場具備發展潛力。

根據產科國際所亞洲2030前瞻科技調查,區塊鏈獲選為前十大重要技術,被認為對國家的經濟發展有非常大的影響,社會因素和國家安全因素並列第二,再者是環境因素和基礎建設因素,說明亞洲國家十分重視區塊鏈在經濟發展、社會和國家安全的潛力,且認為至2030年將大量普及。

從亞洲區的市場群來看,區塊鏈在新興市場(雙印、泰、馬、菲)重要性飆高至第二名,顯示新興市場比成熟市場(臺、中、日、韓、星)更重視區塊鏈技術帶來的交易安全性。

儘管區塊鏈發展仍在萌芽期,臺灣已有不少業者積極備戰。

依產科國際所統計,臺灣有逾百家區塊鏈企業和新創公司投入金融實證,包括:財金公司、中信、富邦等逾十家金融業者,還有運用區塊鏈管理病歷的台北醫學大學和國泰醫院等,投入程度與技術應用皆與國際差距不遠,如:新創公司奧丁丁繼食品溯源驗證之經驗,成功商轉至旅宿產業區塊鏈應用,協助旅宿業者降低營運和人事成本,更獲得日本SBI投資,加速布局全球市場,顯示臺灣區塊鏈發展也成功走出金融範疇,具備一定的技術潛力。

臺灣以製造業起家,硬體設計與製造經驗豐富,全球大多數採礦晶片皆來自於臺灣,手機品牌及網通製造商亦容易由手機錢包、安全晶片、物聯網裝置等硬體角度切入,因此臺灣發展區塊鏈產業具有獨特優勢。

 

結論
亞洲共組科技生態圈,航向全球產業的新藍海

2030前瞻科技調查結果顯示,十個亞洲國家選出的前十大技術與全球歐美先進國家的選擇有所區別,主要原因是亞洲在前瞻科技的自主性掌握度和產業影響性與歐美國家不同,因此影響投資優先度和整備度的評比。但是唯二的共通技術項目—人工智慧/機器學習與服務機器人,代表這兩項技術項目的確在亞洲也將有廣泛的研發投入與產業發展。

有人說:「Technology tomorrow will never be as slow as today.」意味著新興科技日新月異,明日科技絕對會遠遠超過今日科技的速度及其他指標。

單一亞洲企業,甚至是單一亞洲國家,應該愈來愈難掌握新科技研發及發揮產業效益,因此,更期待亞洲各國能夠共組創新科技生態圈,藉由跨國合作發揮群策群力,進而乘風破浪探索先機,全力航向全球產業的新藍海。

 

後續重大關聯事件

2019年5月   ●    行政院核定「臺灣5G行動計畫」,預計四年投入204.66億元以鬆綁、創新、實證、鏈結等策略,鏈結人工智慧、機器人、自動駕駛等技術,帶動智慧醫療、智慧工廠、自駕車、無人機、智慧城市等加值創新應用發展,藉以提升數位競爭力、深化產業創新。

2019年11月●    新加坡宣布推動國家人工智慧戰略計畫,投資5億元新加坡幣,深化人工智慧技術與應用,以促進經濟轉型並改善人民生活,重點項目包含交通物流、金融、醫療、教育、智慧城市與保防安全等,至2030年成為研發和推出具有影響力及可擴展的人工智慧科技方案領導者。

2020年5月   ●    蔡英文總統在就職演說中表示,以「五加二產業創新政策」為基礎,打造「六大核心戰略產業」,政策規劃方向包含持續協助資通訊及數位相關產業創新,推動下世代通訊、人工智慧等領域,期發揮臺灣在全球的關鍵力量,維持資通訊技術領先。

2020年6月   ●    日本內閣府發布「總合科技創新戰略2020」,以落實Society 5.0為基準,科技創新定位為邁向超智慧社會。2020年聚焦在後疫時代建立永續社會發展議題。
為促進新創生態發展及提升學校技術能量,將加強人工智慧、生物技術、量子運算和材料等基本技術發展,尤其是與傳染疾病和自然災害安全相關的科學技術等重要領域的努力,期望建構強韌的數位經濟環境。

2020年7月   ●    韓國跨部會研擬發布「K-New Deal綜合規劃」,宣布實施綠色與數位兩大新政,投資160兆韓圜。
綠色新政目標促進以建立智慧綠能工業園區、培育新能源生態、發展電動/氫能源汽車等;數位新政以資料為基礎,推動智慧政府服務、智慧醫療、智慧教育、基礎建設數位化等發展,目標在2025年韓國轉型升級為標竿國家。