信息科技的發展態勢和我們的目標選擇
http://www.gjzbw99.com 2010-10-09 16:58 來源：中國自動化學會專家咨詢工作委員會
“十二五”期間，我國面臨兩個轉型升級——傳統產業的調整改造和新興產業的發展。所謂戰略性新興產業是指對經濟總量帶動大、對結構調整貢獻大、對資本創新能力提升作用強的新產業。信息網絡產業（包括信息基礎設施、信息服務業、傳感網、物聯網等）是戰略性新興產業的重要組成部分。
長期以來，我國在國際產業分工中處于低端位置。中國的制造業平均增加值為26%，比美國低23個百分點，比日本低22個百分點。信息產品制造業的增加值只有22%，低于全國制造業平均增加值，不具備高技術產業的特點。在這次金融危機中，以低端產品出口為主的信息產品加工業受到很大沖擊，迫切需要提高產品的技術含量，增強產品的競爭力。我國的服務業占GDP的比重近幾年一直徘徊在40%左右，大力發展信息服務業，促進兩化融合是調整經濟結構的重要途徑。
近現代經濟史已經充分證明，先行工業化國家的現代經濟增長主要不是由物質資本的積累驅動，而是由技術進步和效率提高驅動。但是，我國企業普遍不重視技術和研發投入，有自身技術優勢、品牌優勢的國有企業很少。我國不少壟斷性大企業的業績主要依靠行業紅利、資源紅利和政策紅利，而非技術紅利和管理紅利。金融危機以來，調整經濟結構和轉變產業發展方式已成為黨中央、國務院最關注的問題，而實現“調整”和“轉變”的瓶頸就是自主技術供給不足，經濟發展對科技的需求從來沒有像今天這么迫切。我們常常講中國科學院的使命是滿足國家戰略需求。現在，明確的戰略需求擺在面前，就看我們有沒有本事做到急國家之所急，真正為國家分憂、為企業解難。
眾所周知，我國處于產業鏈低端的原因是自主創新能力弱。幾年來，“自主創新”已成為媒體宣傳的主旋律，各個單位都在講自主創新，真實的效果究竟如何呢？根據國務院發展研究中心的統計，2002～2006年我國科技進步對第二產業的貢獻率已從上世紀90年代的37.8%下降到10%（而投資貢獻率已增長到82%）。最近3年的統計數字還查不到。為了應對國際金融危機，近年來國家加大了對基礎設施建設的投資力度，估計近3年科技貢獻率不會有大的提高。為什么天天在喊自主創新，而科技對經濟的貢獻率不升反降，問題究竟出在哪里？
許多學者認為造成這一反常現象的原因是科技投入不足。2009年，9080億元中央政府投資中，技術改造和科技創新投資約占5%，其中，技術改造專項資金（200億元）僅占2.2%，投入確實明顯偏低。但是，作為戰斗在第一線的科研工作者，我們捫心自問，這些年我們究竟為企業提供了多少可以使之改變發展方式的核心技術？我們完成科研項目的主要動機是為申請下一輪課題奠定基礎，還是為轉變產業發展方式創造條件？我想，科技對經濟的貢獻率不高，除了體制上的原因之外，其根子還是在科研人員的思想觀念方面，即我們作科研究竟是為了什么。
溫家寶總理最近指出：“面對全球新一輪科技革命的挑戰，中國完全有能力在若干關系長遠發展的領域搶占經濟科技制高點，使國民經濟和企業發展走上創新驅動、內生增長的軌道。中國要搶占未來經濟科技發展的制高點，就不能總是跟蹤模仿別人，也不能坐等技術轉移，必須依靠自己的力量拿出原創成果。”中國的科研人員如何才能占領信息領域的科技制高點，今后10年內我們必須以實際行動給出讓全國人民滿意的答卷。
信息科技發展難以逾越的技術障礙
中國科學院出版的《中國至2050年科技發展路線圖》預測：不論是集成電路、高性能計算機，還是互聯網和存儲器，2020年前后都會遇到只靠延續現有技術難以逾越的障礙（信息技術墻），急需重大科學問題的新發現和原理性突破。2020年以前必須積極探索攻克“信息技術墻”的核心技術，重點解決信息系統的可擴展性、低能耗、安全性和易用性等難題。
這樣的結論給我們的重要啟示是：從現在開始，歷史留給我們難得的機遇期只有10～15年左右。如果錯過這個戰略機遇期，我國就很難在21世紀上半葉成為信息產業的強國，也必將對我國的現代化進程產生十分不利的影響。信息領域每一次重大的科學技術突破引起的產業變革往往要管15～20年，如果在今后的10～15年里我們沒有取得換代技術的發言權，那就意味著2020～2040年我們只能望洋興嘆地繼續現在依靠國外技術的局面。
信息系統是像電力交通一樣的基礎設施，一般要求相對穩定，不能朝秦暮楚，但其所依靠的信息技術是更新換代很快的應用技術。這就是發展信息技術的一個根本性矛盾。改變信息基礎設施是一個漫長的過程，不能一蹴而就，必須巧妙地把漸進的演進、新舊網的重疊和革命性的突破有機結合起來，這種結合需要高超的智慧和眼光。
過去幾十年，我們基本上走的是在國外的基礎技術平臺上漸進改良的道路，再走10～15年，這條路就可能走不下去。正在興起的新技術，如云計算、高通量計算機（HTC）、物聯網、后IP網絡等，國外也沒有成熟的技術可模仿，我們必須有“原始創新”的勇氣。2008年，江澤民同志在他的重要論文《新時期我國信息技術產業的發展》中語重心長地指出：“許多時候，不是我們沒有跨越的潛力，而是缺乏創新的膽識；許多事情，不是我們沒有突破的可能，而是缺乏必勝的信心。”這一判斷十分精辟，值得我們深思。
計算所未來十年的發展目標
“十二五”期間是我國信息科技的戰略轉型期，新的重大成果將會在2015～2020年內陸續涌現，并且要產生明顯的經濟效益和社會效益。下面將以中科院計算所為例，談談未來10年的發展目標。
經過10年左右的努力，計算所將以實際的產出和影響向全國人民和全世界證明：中科院計算所是我國創新和產業價值鏈上不可或缺和不可替代的一個環節，將成為信息領域企業界公認的技術源頭。2020～2030年期間，計算所將實現從優秀到卓越的歷史性跨越，成為成果、人才、管理、環境等方面國際一流的研究所。
計算所是根植在中國的研究所，衡量計算所是否卓越，不僅僅要看發表文章的水平和引用率、在國際學術界的影響，更主要的要看對國家和企業的貢獻和影響，近10年內要著重看對調整經濟結構和轉變產業發展方式有多大貢獻。
“十五”和“十一五”期間，龍芯CPU的突破性進展為今后的大發展奠定了較好的基礎，大力推動龍芯CPU的規模產業化是未來10年計算所技術轉移的頭等大事。龍芯是一種價值觀，龍芯產業化體現對我國信息產業核心競爭力和國防安全保障的訴求；體現對惠及絕大多數人的信息化發展模式的追求；體現對以經濟適用為特征的可持續發展路線的追求。龍芯產業化的長遠目標是使我國信息技術和產業從受制于人的技術平臺轉移到自主可控的基礎技術平臺。這是一件其他國家都沒有實現的改天換地的大事，需要有堅韌不拔、持之以恒的毅力，需要在選定的應用領域可以與壟斷企業同臺競爭的技術實力，更需要善于從市場中發現機遇的機智。正在建立的中國龍芯公司要成為做強中國信息產業的旗艦式企業。以中國龍芯公司為主體，要建立官產學研用緊密結合的價值鏈，“十二五”期間要著力打造完善龍芯產業環境。龍芯產業化不僅僅是龍芯公司的事，而且是計算所全所的大事，各部門都有責任積極支持。“十二五”期間，計算所承擔了“核高基”重大專項的多核CPU研制任務，要全力以赴高質量地完成CPU科研任務。“十二五”期間，計算所還要重點開展支持高吞吐應用的眾核芯片研制，突破高吞吐率和低功耗等核心技術。
長期以來，我國的高性能計算機（HPC）研制以追求Linpack指標和TOP500排名為目標，但實際上高端計算機的最大用戶是網絡服務，HPC的用戶只占高端計算的10%左右。“十二五”期間，計算所要實現從HPC到HTC的戰略轉移，要研制千萬量級吞吐量的HTC，比傳統計算機系統吞吐密集應用的性能功耗比要高出一個數量級。同時要繼續研制10Peta級的高性能計算機，要求功耗小于1兆瓦，即10Gflops/W，比現在計算機的性能功耗比提高1～2個數量級。
構建國家網絡空間安全保障體系是計算所繼曙光和龍芯之后的第三項重大戰略科研任務，支撐平臺的網絡流量規模要從“十一五”的500Gbps提高到10Tbps，預期成果包括國家網絡視音頻管理、國家網絡安全監測等體系平臺。建立國家網絡靶場基地，形成國家級網絡積極防御的仿真與訓練平臺。爭取在中國科學院內建立一個安全的紅色網絡區域，作為網絡安全技術的實驗床。信息內容安全技術國家工程實驗室要成為信息內容安全方面名副其實的國家隊。北京、成都、東莞等地正在建設以計算所的技術為依托的云計算中心，借助這些示范基地，計算所將研制下一代數據中心云計算平臺系統軟件，實驗的數據規模做到10PB級。
我們常說“網絡方向是計算所的明天”，未來10年內網絡方向應該做出其影響與曙光計算機及龍芯CPU差不多的重大成果。后IP網絡研究是計算所網絡研究的重點，包括網絡科學基礎、泛在移動未來互聯網體系結構、核心設備與驗證機制等內容，重點突破網絡協議與體系結構自適應進化機制、可編程虛擬化的網絡設備等核心技術。在傳感網領域，要重點突破物聯網智能信息處理、物聯網與互聯網融合等關鍵技術，發揮計算所在企業孵化上的優勢，將推進傳感網的產業化作為工作重點。無線通信是計算所新的學科生長點，“十二五”期間要爭取在LTE（第四代無線通信）基帶芯片和協議棧上取得重大突破，爭取成為我國無線通信領域的一支生力軍，為第四代無線通信提供核心技術。
智能信息處理與普適計算是信息技術的長遠發展方向。計算所在這兩個領域有多方面的技術儲備，人臉識別、視頻內容分析、機器翻譯、語義WEB、大規模知識處理、跨媒體計算等科研成果已有一定的影響，“十二五”期間要強調智能技術的集成，形成可復用的構件和有吸引力的綜合性開發平臺?；ヂ摼W的廣泛應用為人工智能技術發展帶來極好的機遇。計算所的智能信息處理和普適計算要圍繞網絡信息服務、內容安全、低成本信息化等國家戰略需求形成重大科研課題。
開展前瞻研究是計算所培育交叉科學新生長點的戰略安排，過去幾年已作出一些成績。“十二五”期間要加大生物信息學的研究力度，力爭在計算蛋白組學、計算醫學等方面成為一支有較大影響力的跨學科研究團隊。同時，計算所還要部署新的交叉研究方向，包括芯片內和芯片間光互連、分布式智能電網仿真、面向兩化融合的多學科集成計算機仿真、面向災害應急管理的虛擬現實技術、量子計算等。前瞻實驗室是動態進出的學科孵化器，條件成熟的課題組可以適時流出，進入相關研究實體。
技術轉移是計算所工作不可分割的重要組成部分，沒有技術轉移的高技術研究是對科研投入的浪費。計算所要總結過去技術轉移、分部建設和產業化的經驗教訓，制定更加符合技術轉移客觀規律和我國國情的管理辦法與激勵政策，使計算所的技術轉移走上良性發展的軌道。
增強危機感和使命感提高信息科技的持續創新能力
放開眼界來看，我們過去做的科研工作多數還是屬于“填補空白”性質的科研，研究方向和要突破的核心技術幾乎都是外國學者出的題，我們主要靠發揮后發優勢縮短與國外的差距。當與國外的差距在一代以內時，后發優勢已起不到多大作用，只能靠我們自己發現問題、提出問題，開辟解決問題的新路。我們現在做的高技術研究應該比國外公司兩三年后的產品更先進才有真正的競爭力。而中科院計算所只有走到技術最前沿的位置，才能真正成為技術的引領者。
對計算機學科而言，科研的最大動力來自經濟和社會的強大需求。我們要把改變我國信息產業發展方式的宏觀需求化解為本學科本課題組的具體科研方向的選擇。例如中科院計算所的每個課題組都希望自己能進入世界科技前沿。前沿究竟在哪里？真正的前沿不一定在別人的論文里，很可能藏在我國規模巨大的應用中。我國的網絡服務企業，例如騰訊、百度和阿里巴巴，都分別在國內市場上戰勝了勢力強大的跨國公司，中國許多網絡應用已經處在國際前沿。我國的網絡信息安全可能也是世界上最復雜、態勢最嚴峻的應用。只要我們認真挖掘分析，一定能從中找到最前沿的科學問題。特別是我國的兩化融合為我們提出了許多國外碰不到的困難問題。只有做別人沒有做過的新問題，才能作出具有開創性的世界一流成果。
縱觀信息技術的發展史，每一項能帶動10億美元以上產業的突破性技術大都經過5年以上的基礎研究，有些甚至長達10～20年。為了突破未來的信息技術墻，我們應部署足夠強大的科研力量作“引領未來”的研究，不能只顧用現成的技術解決一些小問題，必須兼顧當前應用和5～10年后的應用。所謂統籌兼顧就是“度”的把握。一般而言，基礎研究的人員要少而精，其實力不在人多而在研究人員的水平高。高技術研究和工程性開發團隊則必須有一定的體量，幾十人的團隊難以作出有重大影響的成果，要在國內起“火車頭”作用，其團隊至少要200人以上。中科院計算所與大學的重要區別就是，計算所能組織起數以百人計的研發團隊。“十二五”期間，計算所一方面要提練基礎研究的隊伍，要像國外的大學選拔副教授和教授一樣嚴格挑選國際一流的基礎研究人才；另一方面要在重要的戰略研究方向形成足夠體量的工程研發隊伍。與企業做相同性質科研工作的課題組應通過集成應用中心、計算所技術轉移公司、創建公司等多種方式盡快進入技術轉移的渠道。
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