信息技術研究熱點（信息技術領域熱點趨勢）

2023-04-14 05:34:38

信息技術研究熱點?信息技術的演變極其迅速，近 10 年先後湧現出大數據、物聯網、深度學習、區塊鏈等具有巨大影響的技術形態，且更多新興技術還在不斷湧現同時，信息技術正在深刻改變人類社會，其對人類福祉的保障作用在新冠肺炎疫情防控中得到了充分體現；在全球經濟下行和當前疫情衝擊的背景下，5G、人工智慧等技術在未來幾年有望成為更多行業的基礎設施，並像蒸汽機、電力那樣大幅提高社會生產力鑑於近年來層出不窮的新技術、新挑戰、新機遇，本文梳理了全球信息技術領域 2017—2020 年值得特別關注的 7 項熱點趨勢，包括相關的戰略布局、重大進展、科技問題、未來方向等，以期為相關戰略研判與政策部署提供參考，接下來我們就來聊聊關於信息技術研究熱點?以下內容大家不妨參考一二希望能幫到您!

信息技術研究熱點

信息技術的演變極其迅速，近 10 年先後湧現出大數據、物聯網、深度學習、區塊鏈等具有巨大影響的技術形態，且更多新興技術還在不斷湧現。同時，信息技術正在深刻改變人類社會，其對人類福祉的保障作用在新冠肺炎疫情防控中得到了充分體現；在全球經濟下行和當前疫情衝擊的背景下，5G、人工智慧等技術在未來幾年有望成為更多行業的基礎設施，並像蒸汽機、電力那樣大幅提高社會生產力。鑑於近年來層出不窮的新技術、新挑戰、新機遇，本文梳理了全球信息技術領域 2017—2020 年值得特別關注的 7 項熱點趨勢，包括相關的戰略布局、重大進展、科技問題、未來方向等，以期為相關戰略研判與政策部署提供參考。

1 人工智慧主流技術快速演進，多方推動人工智慧「第三次浪潮」

國際上主流的人工智慧（AI）算法模型正在快速演進，算法效率也在迅速提升。例如，著名的 AlexNet 人工算法的效率大約每 16 個月就能提升 1 倍，且其他一些代表性算法效率的提升甚至更加迅速。與此同時，這些領先算法模型的規模日益龐大。例如，自然語言處理領先模型中，參數規模最低為 1 億個，最高甚至達到了 1.6 萬億個！

領先機構與有識之士已開始著手推動人工智慧的「第三次浪潮」，其主要目標是突破第二代人工智慧依賴大量高質量訓練數據、可靠性不高、不可解釋、缺乏情境聯想推理能力等局限。我國科學技術部科技創新 2030—「腦科學與類腦研究」重大項目布局了類腦計算與腦機智能研究，中國科學院也在戰略性先導科技專項（B類）等項目中布局/規劃了腦認知與類腦前沿研究等相關研究。清華大學研製的「天機芯」成功實現了脈衝神經網絡與人工神經網絡的融合。美國國防部高級研究計劃局（DARPA）投入 20 億美元巨資大力推動「下一代人工智慧」；美國谷歌、Open AI等企業投入大量資源進行攻關；英特爾公司已將神經形態計算系統的規模提升至1億個神經元——達到小型哺乳動物大腦的水平。美國卡內基梅隆大學、谷歌公司旗下的 DeepMind 公司等提升了人工智慧系統在《德州撲克》《星際爭霸》等遊戲中的博弈能力。

2 開源晶片帶來新機遇，DARPA 推進後摩爾時代「電子復興」

隨著萬物互聯、人工智慧對晶片的需求日益多樣化，基於 RISC-V 等開源指令集的開源晶片已成為一股強大的新潮流。美國、歐盟、中國均已積極開展布局，印度甚至將 RISC-V 確立為事實上的國家指令集標準。目前，國際 RISC-V 基金會已有超過 500 家機構會員，我國也成立了開放指令生態聯盟。國內外的開源晶片運動影響力日漸顯著，有望成為未來晶片創新的一塊重要基石。

美國、歐盟、韓國等高度重視後摩爾時代的半導體產業發展新路徑，先後部署了大規模戰略性研發計劃，以推動下一次電子革命。美國 DARPA 主導的「電子復興計劃」最具代表性，該計劃於 2017 年啟動，將在 5 年內投入 15 億美元，圍繞 3D 異構集成、新材料和器件、特殊功能晶片、設計與安全四大重點研究方向開展技術攻關。DARPA 意圖通過該計劃幫助美國半導體產業實現顛覆性創新、突破現有技術局限，從而確保持續掌控全球半導體話語權。

3 全球量子競賽加速，群雄競逐「量子優勢」

2018 年以來，中國、美國、歐盟等領先國家和地區進一步加大了對量子信息的支持力度。同時，荷蘭、俄羅斯、以色列等國家紛紛加入，接連推出各自的國家級量子發展戰略，明顯加速了全球量子競賽。

在科研界和產業界，量子保密通信、量子計算方面的重大進展正在持續湧現。特別是美國谷歌公司在 2019 年實現了標誌性的「量子優越性」，進一步刺激了各界對量子信息的重視與投入，一批大型企業和新創企業紛紛入局。谷歌公司的「量子優越性」工作證明量子計算有超越經典計算的潛力，但「隨機數字採樣」任務卻無實用性。在此情況下，美國 IBM 公司提出了更為務實的衡量標準——「量子體積」。「量子體積」更加均衡地考慮量子比特數、量子線路深度、噪聲誤差、軟體編譯效率等因素，更能反映系統真實性能與價值，因此可作為未來量子計算發展的參考標準。

4 腦機接口迎來「風口」，衛星網際網路競賽全面開啟

在腦機接口方面，近年來形成了基礎研究支撐、軍事應用牽引、科技突破驅動、產業機構助力的整體局面，創新鏈與產業鏈初步形成，目前正處於一個發展「風口」。美國「腦計劃」、歐盟「人類大腦計劃」、中國「腦科學和類腦研究」等大型基礎研究項目為腦機接口研究取得關鍵性突破提供了有力支撐。DARPA 連續布局腦機接口重大項目，從軍事應用需求方面快速推動相關技術進步。全球研究機構也在頻繁取得技術突破。美國太空探索技術公司（SpaceX）、臉書公司（Facebook）等產業巨頭與一批新創企業的入局將加速腦機接口的產業化進程。

在衛星網際網路方面，已出現市場需求旺盛、技術趨於成熟、政策環境友好、大量企業參與的良好局面，世界衛星網際網路競賽全面開啟。需要指出的是，在我國，衛星網際網路已被列入新型基礎設施建設範圍，未來發展向好。

5 網絡安全形勢日益嚴峻，安全防範問題凸顯

全球網絡安全狀況正在不斷惡化，重大安全事件頻發。例如：2017 年的 WannaCry 勒索病毒造成了全球性恐慌；區塊鏈近年引發的安全事故已造成高達上百億美元的損失；人工智慧使得黑客攻擊效率更高；5G 的複雜應用場景給物聯網設備帶來重大威脅。

新形勢下的網絡安全防範問題快速凸顯。例如，新冠肺炎疫情期間我國生物安全實驗室、世界衛生組織等受到的網絡攻擊暴增，遠程辦公軟體 ZOOM 也曝出重大漏洞。在這些複雜形勢下，被動式安全防範已難以支撐，主動式、智能化的安全防範技術愈發重要。

6 信息技術支撐重大科技發現作用愈發明顯，信息技術「陷阱」不斷湧現

在信息科技本身快速發展的同時，信息技術對重大科技發現的支撐作用也越發明顯。例如，2020 年 11 月，谷歌公司旗下 DeepMind 公司人工智慧系統 AlphaFold 2 在國際蛋白質結構預測競賽（CASP）中破解了困擾生物學家 50 年的難題——蛋白質摺疊問題，並基於蛋白質的胺基酸序列精確地預測了蛋白質 3D 結構，準確性可與冷凍電子顯微鏡、核磁共振或 X 射線晶體學等實驗技術相媲美。

同時，信息技術（特別是人工智慧）是把「雙刃劍」。當前，人工智慧技術本身存在局限性；同時，錯誤運用人工智慧技術、數據對象存在瑕疵等因素，導致其應用於科研的「陷阱」問題不斷湧現。例如，2019 年《自然》雜誌報導了 2 項藉助人工智慧技術完成的材料研究和地震研究，卻被人工智慧專家發現在使用人工智慧技術方面存在嚴重錯誤，導致其結果並不可信。新冠肺炎疫情在全球暴發後，國內外計算機科學家積極提出針對新冠病毒的人工智慧解決方案。然而，其中很多方案缺乏臨床經驗或醫學能力，或使用了有瑕疵的數據，對患者和醫生沒有任何幫助。

7 信息產業成強國博弈焦點，產業生態和創新生態正在重構

掌握信息產業核心競爭優勢的國家和地區，正在圍繞新一輪國際分工展開激烈的博弈。2018 年以來美國對我國及數十個國家發起貿易摩擦；同時，美國對我國高科技特別是信息技術領域採取「脫鉤」政策，包括技術封鎖、產業斷供、市場禁入、人才斷流、學術斷交、全球圍堵等舉措。這嚴重破壞了相關方面的國際合作與交流，重創了全球產業鏈。重構相關領域產業生態和創新生態成為當前迫在眉睫的關鍵任務之一。

美國 2019 年對我國的限制重點主要與硬體相關，包括人工智慧與機器學習、微處理器、機器人、量子計算、腦機接口、數據分析、先進計算、定位導航等；2020 年則擴展至軟體領域，包括地理空間圖像軟體、點雲分析軟體、衛星圖像分析軟體、3D 空間技術分析軟體等。在這些方向上，原有的全球產業生態和創新生態正在重構。

引用來源：

趨勢觀察：2017—2020年信息技術領域熱點. 中國科學院院刊, 2021, 36(3): 364-366.

轉載：世界科技研究與發展