編者的話

當(dāng)前，數(shù)據(jù)正在呈現(xiàn)爆炸式增長，世界已經(jīng)進(jìn)入一個計算變革的前夜，一批如高性能計算、量子計算、認(rèn)知計算、異構(gòu)計算、類腦計算等面向未來的計算技術(shù)與產(chǎn)品紛至沓來。以未來計算為核心的“大計算”時代已經(jīng)慢慢揭開面紗，全球發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體正在這一領(lǐng)域紛紛開展前沿布局搶占先機(jī)。我們必須緊緊牽住核心技術(shù)自主創(chuàng)新這個“牛鼻子”，積極推動計算技術(shù)的發(fā)展，從而積極搶占全球技術(shù)創(chuàng)新競爭高地，真正實現(xiàn)信息科技與產(chǎn)業(yè)“換道超車”。

把握全球計算科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展趨勢

▉ 發(fā)達(dá)國家積極布局 ▉ 政軍產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻堅

▉ 產(chǎn)業(yè)鏈演進(jìn)融合創(chuàng)新 ▉ 把握無處不在的計算需求

目前，世界多國政府、高校、科研機(jī)構(gòu)、智庫等正在未來計算領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域研究方面加速推進(jìn)，從戰(zhàn)略、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用多層次全方位布局。

其一，發(fā)達(dá)國家未雨綢繆，戰(zhàn)略清晰。目前，雖然單一國家在未來計算核心計算體系、計算原理領(lǐng)域尚未形成獨有優(yōu)勢，但在戰(zhàn)略布局層面，以美國為首的發(fā)達(dá)國家在未來計算技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略層面出臺一系列發(fā)展規(guī)劃、戰(zhàn)略路線圖，全面涵蓋綜合型、專項型、項目型，加快推進(jìn)前沿計算技術(shù)、產(chǎn)品的研發(fā)及專業(yè)化步伐?？傮w來說，各國在近年來逐步開始尖端信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略部署，同時將云計算、大數(shù)據(jù)相關(guān)領(lǐng)域視為戰(zhàn)略重點和切入點，將大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的技術(shù)革新視為從側(cè)面加強整體計算能力的重要手段；后續(xù)過程中量子計算、高性能計算及人工智能技術(shù)幾乎成為各國共同的發(fā)展重點，并逐步向應(yīng)用拓展。

其二，政軍產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻堅初現(xiàn)端倪。世界多國在制定戰(zhàn)略路線圖的同時，傾向于配套設(shè)置專項預(yù)算或者政策資金扶持未來計算項目，同時，政、軍、產(chǎn)、學(xué)、研的多方合作成為基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的重要手段。

其三，產(chǎn)業(yè)鏈演進(jìn)融合創(chuàng)新取得成效。技術(shù)方面，各國正在從計算機(jī)原理、材料、工藝、器件、設(shè)備、系統(tǒng)算法、應(yīng)用的全鏈條和全體系上試圖突破創(chuàng)新，在多領(lǐng)域取得一定成果。從整體研發(fā)路徑來看存在新舊并進(jìn)的特點，一方面主要包括傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施算法的優(yōu)化提升，開發(fā)高性能計算機(jī)、面向云和大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)計算設(shè)施、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)計算系統(tǒng)等；另一方面更側(cè)重新型計算設(shè)備的研發(fā)、新型計算原理突破與新的計算應(yīng)用領(lǐng)域拓展，開發(fā)以量子計算機(jī)、光子計算機(jī)為代表的新型計算設(shè)備等。與經(jīng)典計算機(jī)的產(chǎn)業(yè)鏈相似，未來計算的產(chǎn)業(yè)鏈也包含硬件、軟件、服務(wù)等層次，從全球發(fā)達(dá)國家的布局來看，對硬件設(shè)施與軟件算法同時大力支持，基本上成為通用手段。硬件包含傳統(tǒng)計算基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化與新型計算設(shè)備研發(fā)；軟件則指新的計算架構(gòu)與計算原理，目前類腦計算、感知計算、認(rèn)知計算領(lǐng)域已有重大突破。

技術(shù)最終目標(biāo)往往離不開產(chǎn)業(yè)化。信息技術(shù)的普及在培育形成新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系的同時，推動多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域跨界融合。目前，德國工業(yè)4.0、中國制造2025等基于前沿信息技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略正推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)從單一層面的信息技術(shù)應(yīng)用向整體性融合躍升，而基于未來計算技術(shù)的新型信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)將加速這一躍升，并形成真正自動化、智能化的計算型產(chǎn)業(yè)新體系。一方面，各國在未來計算自身產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的成果已證實，未來計算自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊；同時，未來計算憑借其在數(shù)據(jù)運算和處理上的優(yōu)勢，對現(xiàn)有信息技術(shù)的優(yōu)化、改進(jìn)和提升潛力巨大，一批互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先企業(yè)利用高性能計算、異構(gòu)計算、認(rèn)知計算等新型軟硬件解決方案聚力攻堅，突破瓶頸問題。另一方面，以類腦智能為代表的未來計算技術(shù)作用于制造流程，使生產(chǎn)設(shè)備成為具有自我控制能力的智能機(jī)器，使數(shù)據(jù)信息成為新型生產(chǎn)過程的輸入原料。使輸出產(chǎn)品的智能化屬性愈發(fā)增強，使智能機(jī)器能夠自組織協(xié)作，構(gòu)成當(dāng)今時代先進(jìn)的社會生產(chǎn)方式。因此，未來計算技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，必將一步步助推形成計算型產(chǎn)業(yè)新體系。

其四，把握無處不在的計算需求?？梢钥隙ǖ氖?，未來，計算將普遍存在于經(jīng)濟(jì)社會的各個角落，城市部件、生活事件、社會事務(wù)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等都成為計算能力融合的創(chuàng)新突破點。目前，未來計算技術(shù)的應(yīng)用尚處于初級階段，已成型應(yīng)用大都以國際知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為主導(dǎo)，以輸出新的服務(wù)或產(chǎn)品為目標(biāo)，推進(jìn)各領(lǐng)域應(yīng)用研發(fā)。服務(wù)方面，如微軟推出的城市計算基本框架，通過不斷獲取、整合和分析城市中多種異構(gòu)大數(shù)據(jù)來處理環(huán)境惡化、交通擁堵、能耗增加、規(guī)劃落戶等重點問題。產(chǎn)品方面，新一代iWatch、谷歌眼鏡及智能手表、手環(huán)等產(chǎn)品逐漸豐富感知交互功能；“百度大腦”已建成超大規(guī)模的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，擁有萬億參數(shù)、千億樣本、千億特征訓(xùn)練，能模擬人腦的工作機(jī)制，等等。

從各國的著手領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀來看，核心計算與各類社會行為的深度融合趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，在科學(xué)研究、生命科學(xué)、社會分析、城市運營、人類生活等社會行為領(lǐng)域形成了全方位滲透融合態(tài)勢，全計算型社會漸顯雛形。前沿計算技術(shù)支撐下的未來研究方法，將全面釋放人力研究，以爆炸性數(shù)據(jù)驅(qū)動，完成從模擬仿真到分析仿真，形成最終理論，目前在霧霾預(yù)測領(lǐng)域已有例證。未來計算在精準(zhǔn)醫(yī)療、基因研究方面的實踐，在解決傳統(tǒng)計算時代生命科學(xué)領(lǐng)域難題方面，也表現(xiàn)出了強有力的作用。從城市管理與運行來看，未來計算賦予城市“自運行”能力，也似乎為城市管理者提供了一種更為簡便的操作方式，等等。

我國如何實現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)“換道超車”

▉ 把握全景式戰(zhàn)略布局 ▉ 理順政產(chǎn)學(xué)研合作鏈條

▉ 打造未來計算技術(shù)體系 ▉ 推進(jìn)產(chǎn)業(yè)向中高端躍升

一個國家的計算能力毋庸置疑已經(jīng)成了現(xiàn)代國家戰(zhàn)略力量的一個重要組成部分，傳統(tǒng)計算和未來計算的發(fā)展都需要一個循序漸進(jìn)的過程，我國在計算領(lǐng)域起步較晚，但經(jīng)過多年的技術(shù)攻堅，我們可能會實現(xiàn)從“跟跑者”到“并行者”“領(lǐng)跑者”，實現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)“換道超車”。

未來計算技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的探索性應(yīng)用，逐漸在數(shù)據(jù)處理和邏輯處理能力上凸顯優(yōu)勢，與智能化、泛在化、融合化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢更為貼合。通過重大科技專項等措施，我國已在高性能計算領(lǐng)域取得突出成績，并且在類腦計算領(lǐng)域重點布局。目前，各國在未來計算產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面尚處于探索嘗試階段的同一起跑線上。未來計算領(lǐng)域?qū)⒊蔀楦淖兾覈畔⒖萍碱I(lǐng)域路徑依賴現(xiàn)狀的一個重要抓手。

第一，把握全景式戰(zhàn)略布局。目前，我國在未來計算相關(guān)領(lǐng)域戰(zhàn)略部署尚不夠完善。今后，未來計算的技術(shù)研發(fā)必將形成你追我趕的激烈競爭局面，我國若能配套出臺覆蓋未來計算全鏈條的全景性戰(zhàn)略路線圖，準(zhǔn)確判斷未來計算技術(shù)前沿、顛覆性技術(shù)突破方向，超前部署，形成科學(xué)的未來計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計，我國改造革新計算的步伐將更為合理，路徑將更為明確。

第二，理順政產(chǎn)學(xué)研合作鏈條。從目前全球推進(jìn)情況來看，未來計算領(lǐng)域令人矚目的重大成果很難依靠單一載體完成。我國目前各載體在推進(jìn)層面仍限于單打獨斗的形式，尚未打通前沿計算領(lǐng)域產(chǎn)、學(xué)、研重要載體，科研、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化鏈條存在環(huán)節(jié)缺失，在整體資源匯聚與創(chuàng)新能力方面仍有提高空間。將國外優(yōu)秀的未來計算產(chǎn)學(xué)研合作模式加以分析，取其精華為我所用，迅速形成重大技術(shù)突破甚至研發(fā)出尖端產(chǎn)品，將有可能在這一前沿領(lǐng)域扭轉(zhuǎn)我國核心技術(shù)長期“跟跑”的尷尬局面，實現(xiàn)從技術(shù)到產(chǎn)業(yè)的“換道超車”。

第三，打造自主可控未來計算技術(shù)體系。目前，我國高性能計算硬件和量子計算國際地位較高，逐漸從國際競賽“旁觀者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤柏暙I(xiàn)者”，初步奠定了我國計算大國的地位。在持續(xù)性投入助力下，將形成優(yōu)勢技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)，但長期以來存在的“重硬輕軟”現(xiàn)象，導(dǎo)致新算法和新原理的研究相對滯后。因此，我國在保持原有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，應(yīng)對軟件給予政策傾斜及資金扶持，關(guān)注整體架構(gòu)、算法研究和軟件工程層次的精深研發(fā)，形成軟硬結(jié)合的全鏈條錯位布局，打造更為完善的自主可控的未來計算技術(shù)體系。

第四，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品向價值鏈中高端躍升。當(dāng)前，我國未來計算產(chǎn)業(yè)應(yīng)用處于軟硬件智能化探索的萌芽階段，在軟件和信息服務(wù)業(yè)得到初步應(yīng)用，尚未形成示范效應(yīng)，距離形成新的產(chǎn)業(yè)體系還有較大差距。我國應(yīng)未雨綢繆、提前布局搶占先機(jī)，重視用戶和數(shù)據(jù)等新型生產(chǎn)要素，探索前沿技術(shù)與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的融合應(yīng)用，推進(jìn)試點示范，引導(dǎo)企業(yè)差異化發(fā)展，加速科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，推動重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新形成新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)，逐步優(yōu)化現(xiàn)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。

作者：工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報研究所所長 尹麗波