关于发展信息科技与产业一些战略问题的思考

关于发展信息科技与产业一些战略问题的思考INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY李国杰中国科学院计算技术研究所2009.11.20发展信息科技与产业要重视战略研究信息科学技术面临重大突破需要改变对信息科学技术的认识我国信息领域与国外的差距在哪里我国发展信息科技要强调重点跨越报告目录发展信息科技与产业要重视战略研究INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY劳动资料不仅是人类劳动力发展的测量器，而且是劳动借以进行的社会关系的指示器。－卡尔，马克思：《马克思恩格斯全集》23卷204页技术仅仅是一种社会变量，可以根据我们的选择而做出改变。鉴于技术具有政治性，我们还必须看到，在现存的政治结构下以及可预见的未来，技术仍然将构成权力与控制的扩展。获得技术的真正成就的唯一有效方式就是变更整个体系的技术基础。这是人的问题，而不是技术问题。只有人才能解决它。这无疑是一个巨大的挑战，它要求我们从根本上反思科技的形式与作用，反思建构更为民主、更为平等、更为人道、更具有创造性的和谐社会的现实途径。从更全面的角度认识技术变革当代世界学术名著·经济学系列戴维．诺布尔：《生产力：工业自动化的社会史》，中国人民大学出版社，２００７年新技术扩散不是自发的市场行为而是取决于人们的战略取向创造美国制造体系的主要动机并不是经济的，而是军事的；这种新型制造方法的主要推动者并不是自我调节的市场而是站在市场之外的美国陆军军械部。存在许多影响这种新技术扩散的因素，其中大部分都不是依靠自发的市场力量所能解释的。这些因素通常不能用所谓的理性经济行为来解释。。因为技术发展过程本质上是一种社会过程，而这种社会过程很大程度上隐含着不确定性和自由。技术并非必要条件。它仅仅存在于人们从中做出选择的可能范围之内。技术并非症结所在，也不是解决之道。真正的问题是政治的、道德的与文化的，解决之道也是如此。康德拉季耶夫经济长波理论电力蒸汽机内燃机铁路信息技术石化Time19601975199020052020······客户机客户机网络LAN,WAN服务器服务器服务器服务器终端Terminal终端Terminal大型机MainframeCCS网络(LANorWAN)CCS分（Decentralize）合（Consolidate）大型机－终端客户机－服务器服务器聚集云计算普惠泛在信息网络SOA、网格计算、公用计算、SaaS、PaaS、IaaS云计算是网络计算的新形式“云计算是软件大型机”云计算如IBM大型机如银行业大集中各种网站系统如企业内部局域网信息系统云计算U-INSU社会信息产业的“三国定律”：IT平台20年左右的集中-分散周期天下大势，分久必合，合久必分。美国电气化过程的启示DavidE.Nye,《ElectrifyingAmerica:SocialMeaningsofaaNewTechnology》，《美国电气化》，MIT出版社，1992年在1880-1900年期间，美国和英国只有小电站，每个工厂、每条电车道都有自己的发电设备。银行和股市支持私人发展电力。上世纪初，伦敦的电力有10种不同的频率、32种不同的电压、70种不同的电价。为了实现电力系统的融合，美国规定地方政府可控制的地区之允许用公共电力，私人电力公司可在城市之间发展近几年国外又在探讨分布式的热电联产的绿色智能电网系统。第二代能源系统成为21世纪能源工业结构调整的方向之一。信息科学技术面临重大突破INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY20世纪下半叶信息技术发展迅猛21世纪上半叶信息科学将取得突破性发展21世纪下半叶将出现一次新的信息技术革命20-21世纪信息科学与技术发展态势示意图信息技术的基础理论大部分是1960年代以前完成的，近40年信息科学没有取得重大突破科学院2050年路线图对信息技术的基本判断通过一年多的战略研究工作，我们做出的最基本的判断是：信息技术不会像机械和电力技术一样，经过半个世纪的高速发展以后，就变成以增量改进为主的传统产业技术，在21世纪上半叶让位于生物技术和纳米技术，而是面临一次新的信息科学革命；在整个21世纪，信息科学与技术将与生物、纳米、认知等科学技术交织在一起，继续焕发出蓬勃的生机，引领和支撑国民经济的发展，改变人们的生活方式。不论是集成电路、高性能计算机，还是互联网和存储器，2020年前后都会遇到只靠延续现有技术难以逾越的障碍（信息技术墙），孕育着新的重大科学问题的发现和原理性的突破。挖掘并行性和可扩展的困难信息处理的高功耗复杂信息系统安全可靠性低当前信息技术面临三座高墙2020－2030年之间可能出现的“技术墙”许多信息技术不约而同地将在2020-2030年之间出现难以逾越的障碍。到2020年左右，摩尔定律将不再有效，集成电路正在逐步进入“后摩尔时代”，我们必须更多地从BeyondCMOS中寻找新的出路。计算机正逐步进入“后PC时代”，终端设备将从“高大全”向“低小专”（“专”指个性化）转变，降低功耗是首要目标。2020年以后，超级计算机的“千倍定律”将失效，只在现有的技术基础上做改进，2030年肯定做不出Zettaflops级（1021flops)水平的计算机。进入“后IP”时代是不可避免的发展过程，可能需要20年时间才能真正突破TCP/IP协议的局限。10-15年的战略机遇期2020以前要积极探索攻克“信息技术墙”的核心技术，重点解决信息系统的可扩展性、低能耗、安全性和易用性等难题；2020年以后，什么技术将成为新的主流技术就会逐步明朗；2020到2035年将是信息技术改天换地的大变革期；2035到2050年，符合科学发展观的新的信息网络体系会逐步形成。这样的结论给我们的重要启示是，从现在开始，历史留给我们难得的机遇期只有10-15年左右。如果我们错过这15年，就很难在21世纪上半叶成为信息产业的强国，必将对我国的现代化进程产生十分不利的影响。对信息科学技术认识的转变INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY究竟什么是信息科学技术？数学物理化学天文地理生物信息能源信息环境纳米信息传统的信息科学技术21世纪强调的信息科学技术管理控制健康能源材料获取传输处理存储应用从重视信息科学技术的内涵转到重视外延信息信息社会21世纪信息技术发展的新取向在继续发展工程技术的规模效益的同时，更加重视信息技术的多样性、开放性和个性化，更加重视信息技术惠及大众。在重视技术作为生产力决定性因素的同时，更加重视信息科学的研究探索，特别是与纳米、生命、认知等科学的交叉研究；更加重视医学及与人类健康有关的信息科学技术。人们在重视信息技术的市场竞争能力及经济效益的同时，将更加重视生态和环境影响，探索对有限自然资源和无限知识资源的分享、共享和可持续利用。在继续科学与技术的紧密结合的同时，更加重视信息技术与人文艺术的结合，更加重视信息技术伦理道德方面的研究和对信息技术社会作用的法制化管理与监督。长期以来，计算机和信息网络被社会看成是一种高科技工具，计算机科学技术这门学科也被构造成一门专业性很强的工具学科。这种社会认知很容易导致负面的“狭义工具论”，即认为信息科技只是一种高科技工具，“高科技”意味着认知门槛高、成本高，“工具”意味着它是一种辅助性学科，并不是能够满足国家经济社会发展、满足人民经济文化需求的主业。这种狭隘的认知是信息科技向各行各业渗透的最大障碍，对信息科技的全民普及极其有害。需要在全社会传播和普及“计算思维”（ComputationalThinking)改变“狭义工具论”的旧观念计算思维---普适的思维计算思维是每个人的基本技能。在阅读、写作和算术（英文简称3R）之外，我们应当将计算思维加到每个孩子的解析能力之中。正如印刷出版促进了3R的传播，计算和计算机也以类似的正反馈促进计算思维的传播。计算思维是概念化思维，不是程序化思维；是基础的技能，不是机械的技能；是人的思维，不是计算机的思维；是数学和工程互补融合的思维，不是数学性思维；是面向所有人的思维，不仅仅是计算机科学家的思维。——引自周以真教授的CACM文章更快物理世界数学模型SimulationHPC人类社会CyberspaceCommunication网络、存储智能活动Mentalspace智能长入Embodiment映射平台算法“一切皆可计算”ComputingThinking更巧更多—此图思想来自图灵奖得主ButlerLampson的报告60年代开始80年代开始21世纪开始物理世界、信息世界、人类社会组成三元世界—新信息世界观人类社会物理世界人机界面（终端设备）脑机界面传感器网CPS网络互联的服务器和其他资源虚拟信息世界物联网两化融合普适计算智能接口改变信息技术的研究方向可靠性安全性成本目前的主流计算机科学教科书认为：图灵机不能做的事情将来的计算机也不能做。图灵计算被看作是从输入到输出的函数，不终止的计算被认为是没有意义的。在网络环境中，计算主体（进程）在与外界不断交互的过程中完成所指定的计算任务。对于这类交互式的并发计算，传统的基于‘函数’的计算理论不再适用。如何为实际并发系统的设计与分析提供坚实的理论基础，在今后几十年内是计算机科学面临的重大挑战。算法研究的重点应从单个算法的设计分析转向多个算法的交互与协同。改变图灵计算模型不可突破的观念我国信息领域与国外的差距究竟在哪里？INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY•你有那么多人，有那么一块大地方，资源那么丰富，又听说搞了社会主义，据说是有优越性，结果你搞了五、六十年还不能超过美国，你象个什么样子呢？那就要从地球上开除你的球籍！所以，超过美国，不仅有可能，而且完全有必要，完全应该。如果不是这样，那我们中华民族就对不起全世界各民族，我们对人类的贡献就不大。——毛泽东选第五卷，269页《在中国共产党第八届大会预备会议上的讲话》重温毛主席的讲话排名国家总分企业环境IT基础设施人力资本R&D环境法律环境对IT产业开发的支持权重0.10.20.20.250.10.151美国78.997.381.375.661.392.088.615中国台湾63.486.561.555.059.173.561.816韩国62.779.763.258.957.067.062.038俄罗斯36.846.427.153.126.442.035.339中国大陆36.748.813.857.923.259.538.240巴西36.673.621.631.517.649.561.644印度34.159.01.949.522.048.051.02009年世界IT产业竞争力排名我国IT产业竞争力今年有明显进步2009年排名39位，上升11位我国信息领域要强调重点跨越INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY麦迪森预测：中国GDP2015年超过美国安格斯·麦迪森是荷兰Groningen大学著名经济学教授，出版过专著“ChineseEconomicPerformanceintheLong-Run”，发表过预测中国经济的重要论文，在国际上有重要影响。根据麦迪森教授的统计和预测：1990年，中国经济总量为美国的37%2003年相当于美国的73%2008年相当于美国的85%占全球GDP16%2015年相当于美国107%(超过美国）2030年，相当于美国138%占全球GDP23%胡鞍钢：2015年超过美国是相当保守的算法（采用国际通用的PPP方法计算GDP)Prof.AngusMaddison安格斯·麦迪森教授著名经济统计学家技术创新模式的转变---引自穆荣平“中国技术资源开发与利用战略研究”报告工业化阶段第一阶段第二阶段第三阶段经济标志人均GDP小于300美元300－4750美元大于4750美元技术标志GERD/GDP小于1％1－2％大于2％技术创新阶段使用技术为主改进技术为主创造技术为主做出与国力相称的科技贡