一、前言

Innovate UK 係一隸屬於英國研究與創新局(UK Research and Innovation, UKRI)^[註1]之英國國家創新機構(UK’s national innovation agency)，其主要任務是為英國建構具敏捷、包容性之創新生態系統以協助該國各領域之企業創造新產品、新流程及新服務，並實踐商業化。 Innovate UK 認為科技之未來趨勢與經濟發展息息相關，且將能貢獻於解決未來人類生活所面臨的挑戰。前瞻技術的演化可先優先考慮下列關鍵問題：(1) 科技融入生活，是否會重新定義人類身份？(2) 人工智慧是否能夠取代人類，做出決定？(3)在人類健康且長壽的情況下，該如何因應就業、退休及住房的問題？(4)清潔能源的轉型，是否將會改變人類的生活與工作方式？(5)隨著我們對世界各地的事物、事件及趨勢，有更深入的了解與認識，其中對英國經濟將造成什麼影響? Innovate UK 在2023年12月發布前瞻報告《創新英國50項新興技術》，該報告評選出50項目前尚在在發展初期階段的前瞻技術，希望這些在創新生態系統中具有市場成長潛力的新興技術，能直接或間接幫助英國政府、企業、研究機構、政府、投資者、學術機構，協助解決未來挑戰，並推動英國經濟成長。圖一為英國創新機構提出的七大前瞻性科技領域簡介。

Innovate UK 認為《創新英國50項新興技術》評選出之新興技術可能不是目前政策制定者或投資者眼中的首要關注技術，也不一定是目前研究中最熱門的話題，但這些技術具有巨大的經濟價值和社會潛力，值得大家更深入探索。也期望透過這些技術的組合，激發出新的靈感、應用或解決方案，以應對社會挑戰。圖二為新興技術之評選步驟。

二、先進智慧科技相關之前瞻技術

以下將以AI、光子及量子、材料與製造、機器人與太空等四大領域為例，進行各領域之前瞻技術項目簡介：

(一)AI、數位化、運算技術
在AI、數位化、運算技術領域中，其主要技術項目是透過模擬人類大腦運作過程，模糊現實與虛擬世界之間的界限，改變科技在家庭與工作場所的角色，為人類帶來利益。然而，現況挑戰在於我們需要考慮道德因素，確保這些技術的應用符合道德原則，可以造福人類社會。下列這些獲評選為50項新興技術清單中的技術項目不僅會改變我們的生活方式，還會讓我們重新思考人類身份的含義。

(1) AI情緒與表情辨識：「有感知」的AI能夠理解、模擬及回應人類情感，可以辨識我們的情緒，並在我們需要時提供幫助與陪伴，提升我們在日常生活中的照顧與陪伴體驗。
(2) 通用AI(Artificial general intelligence, AGI)：AGI具備與人類相似的學習能力，展現出人類智慧的靈活性與足智多謀。AGI將強化我們對AI創造力的探索，讓人們與機器能夠越來越自然地互動。
(3) 仿生AI(Biologically inspired AI)：模仿人腦處理程序的計算，將試圖複製人類的能力，從自我組織的生物結構中獲取靈感，提供新的演算法，應用於進階計算、電子學、人工神經網路、免疫系統、生物機器人，以及群體智慧(Swarm Intelligence)等領域。
(4) 人機介面(Brain machine interface, BMI)：將大腦與電腦/機器連接，把我們的思想轉換為控制外部軟硬體的命令，分為「讀取」大腦活動和解析含義的技術，以及「寫入」大腦以操縱區域活動的技術。
(5) 量子演算法：因應量子電腦的問世，創新的量子演算法將能支援量子電腦上所搭載的軟體與工具，並應用於密碼學、搜尋引擎最佳化、量子模擬系統等領域。
(6) DNA資料儲存：DNA資料儲存技術借助生物技術的力量，以緊湊、高密度的分子形式儲存龐大資料量，儲存容量可達到十億TB，並且能夠將資料無限期保存。
(7) 新運算模型(New Computational Model)：新運算模型提供傳統電腦難以達到的性能，解決目前科學或技術能力難以解決的問題，進行生物、光子及神經型態(Neuromorphic)運算，包含人類大腦模擬、氣候模擬，以及太空探索數據。
(8) 新沉浸式介面(Novel Immersive Interfaces)：新沉浸式介面透過創新的方法與技術，建立極為真實的虛擬環境/數位內容，模糊線下與線上之界線，讓人們可以透過多種感官與電腦/機械互動。

(二) 先進材料與製造技術
當我們思考未來的社會面貌時，可以想像透過專業加工和合成技術，為醫療保健和交通應用領域開啟新的可能性，同時提供更節能的未來，以因應不斷變化的社會需求與挑戰。

(1) 4D列印：藉由添加熱、光、電或液體，建立可隨時間適應(adapt over time)和具自我修復(self-repair)潛力的4D結構，形成新一代智慧材料(smart materials)，其使目前3D列印之材料形狀、性質或功能能夠隨著時間演進而改變，將可應用於太空領域、軟性機器人，及創新生醫器材。
(2) 仿生材料：仿生材料是一種合成材料，主要在模仿生物體的材料特性，以較低的成本製造更好的結構性能，減少對地球的環境危害，實現更永續的未來。
(3) 奈米粒子製造：透過更高效、更低成本的奈米粒子製造方法，將有助於製造出更小、更輕的電子產品，以及開發新的疾病治療方法，提高產品效益/治療效果，擴大應用範圍。
(4) 超材料(Metamaterials)：超材料是具有特殊性質的人造材料，不存在於自然界，其結構非常小。超原子(Meta-atoms)可以與光相互作用，展現出獨特的電磁特性，應用包含交通、醫療、科學研究、電信、能源等產業。

(三) 電子、光子學及量子技術
電子相關技術已顯著改變我們的生活方式，從醫療保健到計算，再到節能減碳，都幫助我們事半功倍。雖然現在仍然存在一些技術挑戰需要克服，但若能克服這些挑戰，將有潛力改變我們的生活，並促進人類社會的進步。

(1) 新一代半導體系統：新一代半導體為至少兩種元素組成的化合物半導體，其物理特性比矽更好，適用於電信、淨零、量子科技等領域。
(2) 新興顯微鏡技術：透過電子束(Beam of Electrons)建立圖像，讓科學家能夠更詳細檢查更小的物體，更準確研究各種材料的結構與性能之間的關係，更深入理解材料和生物體。
(3) 高光譜影像(Hyperspectral Imaging)：高光譜影像技術是將照射到每個像素(Pixel)的光分解成多個不同的光譜波段(Spectral Band)，提供豐富的影像資訊。細部影像資訊具備類似指紋(fingerprinting)識別功能，可應用於農業、醫療保健領域。
(4) 毫米波和太赫茲技術：毫米波的波長範圍介於1到10毫米間，太赫茲波則是在100微米到1毫米間。相較於無線電波，它們的波長更短，能夠傳輸更多的資料，也能提供更高的空間分辨率、生成高解析度的影像，也可應用於非侵入性的感測與影像學領域。
(5) 光子產生器 (Photon Generators)：光子是微小的光粒子，具有獨特的量子特性。光子產生器是以單一粒子或光子的形式發射光的光源，主要應用於量子科技領域。
(6) 電漿子學(Plasmonics)：電漿子學是指用光照射金屬表面時觸發的電子波，其金屬奈米結構與奈米顆粒中，光與電子、電荷之間的相互作用，有高度的學術價值及廣泛的應用潛能。
(7) 後量子密碼學：後量子密碼學是專門研究能夠防禦量子電腦與傳統電腦的加密演算法，在量子電腦與傳統電腦面對攻擊時，能夠保持安全性，並且仍可在現有通訊網路中運作。
(8) 室溫超導體：非室溫超導體目前已用於核磁共振與磁浮列車領域，它們需要在極低溫度或極高壓力的環境下，才能發揮作用。室溫超導體是個充滿挑戰的新興技術，若能成功發展，將有望推進達到淨零排放之目標。

(四) 機器人與太空科技
許多人想到未來科技時，就會聯想到機器人與太空科技，例如：與人類互動或融入人類生活的智慧機器，以及運用衛星技術監測大氣、海洋與陸地等。該領域下之新興技術應用範疇廣泛，幾乎涵蓋所有的經濟領域。

(1) 全自動駕駛：自動駕駛分為5級，最高級別無需裝備方向盤、油門或刹車，即可執行人類司機的所有功能。然而，這也引起有關自動駕駛的道德、法律及保險問題討論。
(2) 奈米機器人：奈米機器人可應用於人體內外，成為身體與數位世界連結的新方式，進行DNA修復或標靶藥物傳遞。未來，奈米機器人將有望改變醫療保健，減少侵入性手術，為醫療領域提供更精確、有效的選擇。
(3) 太空製造機器人：太空製造技術是在微重力與真空等條件下，在地球以外的地方生產商品，包含在太空中或零重力環境下，以及在月球、火星等地製造商品。這也是人類在月球或火星上建立居住點的重要里程碑。
(4) 軟機器人：軟機器人是以軟性或順應性材料(Compliant Materials)構建的系統，其具有與活體組織相似的機械特性。這些機器人具有非線性運動、機器外觀、柔軟的表面等特點，使其能夠輕鬆擠進狹小空間，在應對災難現場時發揮重要作用。
(5) 太空核電和新型太空推進系統：電力推進系統和核動力推進系統是太空載具使用的新型非燃燒推進技術，相較於目前的燃料，其效能更好。未來的太空任務將會依賴核動力和新型推進系統，以實現更遠距離的探索與應用。
(6) 極低地球軌道(Very Low Earth Orbit, VLEO)衛星：極低地球軌道衛星(軌道高度低於500公里的高度)，不僅能夠提高衛星影像的解析度，還能減少由空間碎片造成的損害威脅，提供更強大的環境監測功能，以及更好的通訊技術。

註1：英國創新局(UKRI) 是由英國科學創新與技術部(Department for Science, Innovation and Technology, DSIT)所資助之非行政部門政府機構。