服务案例 探究我国信息技能系统自立自强之路丨兼序“构建自立自强的信息技能系统”专题 来源: 发表时间: 2022-10-28 来源:火狐体育最新官网登录入口 作者:火狐体育app

  高水平科技自立自强不是靠单项技能,而是要构成强壮的国家技能系统,即“国家渠道”。信息技能3.0(IT3.0)年代必定会发生不同于 IT 1.0 和 IT 2.0 年代的新技能系统,这是我国构建自立自强信息技能系统的可贵机会。未来的信息技能工业生态将朝着范畴专用、百家争鸣的方向开展,我国的优势将在未来的比赛中充分体现。构建信息技能系统应注重 5 个准则:(1)正确处理自立自强与敞开协作的辩证统一联络;(2)以系统结构立异为主,重在跨层纵向整合;(3)开展开源生态,构建技能命运一起体;(4)要点开展范畴专用工业生态;(5)大力开展灵敏规划和灵敏制作。文章还扼要介绍了《我国科学院院刊》“构建自立自强的信息技能系统”专题的 8 篇文章,这些文章侧重于技能方向和科研形式的挑选,必定程度上反映了我国科技人员探究树立信息技能新系统的尽力踪影和期望的愿景。

  2021 年 1 月,习在省部级首要领导干部学习遵循党的十九届五中全会精力专题研讨班的陈述中着重,“构建新开展格式最实质的特征是完结高水平的自立自强”。2021 年 5 月 28 日,习在我国科学院第二十次院士大会、我国工程院第十五次院士大会、我国科协第十次全国代表大会上宣布召唤:“加快建造科技强国,完结高水平科技自立自强”。党中央对科技自立自强进一步提出了“高水平”的要求,这是对宽广科技人员的鼓舞和鞭笞。为完结这个方针,咱们首先要了解什么是“高水平科技自立自强”。

  新我国从 1949 年树立开端就一向坚持“独当一面,发愤图强”的开展方针。新我国树立初期,百废待兴,我国人民志愿军就勇于走出国门与世界上头号强敌拼杀;在美国、苏联等大国都封闭、镇压我国的极端困难时期,咱们咬紧牙关研发出自己的“两弹一星”。那是一种首要靠自给自足精力鼓舞的自立自强。经过 70 多年的艰苦尽力,中华民族现已从站起来、富起来向强起来的方针猛进。当今世界正在阅历百年未有之大变局,到新我国树立 100 年时,我国将成为社会主义现代化强国。“高水平科技自立自强”便是现代化强国的自立自强,是以把握今世高科技为根底,自立于世界民族之林的自立自强。

  1.科技开展脱节仿照、盯梢的技能道路,在信息、生命、资料、制作、航天等范畴进入世界科技榜首部队,在若干重要的科研方向上起到引领效果;

  2.在触及国防和信息网络安全的科技范畴把握非对称的“撒手锏”技能,具有保证国家安全的自卫才干;

  信息范畴商场巨大,技能比赛剧烈,几十年来已构成“赢者通吃”的格式,比传统工业更具独占性和技能排他性。决议商场输赢的首要要素不是单项技能,而是有优势的信息技能系统。所谓信息技能系统是指用一系列技能规范和知识产权将器材、部件、整机、系统软件、中间件、运用软件密切联络在一起的技能全体。个人核算机(PC)和智能手机都已构成信息技能系统,5G 通讯正在逐步构成信息技能系统。人们常常把信息技能系统比方成一棵根深叶茂的参天大树,中央处理器(CPU)等器材是“树根”,操作系统等系统软件是“树干”,中间件等软件开发环境和东西是“树枝”,各类运用软件是“树叶”,各个运用范畴的产品和服务是“果实”。信息技能系统是在自然规则和社会要素一起效果下构成的,需求经济根底、文明根底、社会价值观念等各种条件的协作,并遭到国家和地区具体条件的约束。信息技能系统加上与之相关的经济社会环境就构成信息工业生态系统。

  高水平科技自立自强不是靠单项技能,而是要构成强壮的国家技能系统,即“国家渠道”。信息范畴各个企业之间的比赛不是单个产品之争,而是工业生态系统(信息技能渠道)之争。在核算机职业中,干流技能已树立在英特尔(Intel)公司的 CPU 和微软公司的操作系统(Windows OS)根底上,Windows OS 与英特尔微处理器的指令集架构(Intel ISA)的组合已成为事实上的工业规范;在移动通讯职业中,英国 Acorn 公司的芯片(ARM)与安卓操作系统(Andriod)的组合,以及苹果公司手机与操作系统(iOS)已成为干流生态系统。决议信息技能企业比赛方位的要害是谁把握了根底技能渠道,不能自主的信息技能系统必定受制于人。我国信息技能工业的把柄便是在现有的工业生态环境中短少发言权(定价权和开展方向的决议权)。如安在与国外龙头企业的比赛中开展培养有较大技能发言权的新工业生态,如安在融入世界干流的进程中改动“跟随者”的方位,扩展立异空间,并逐步构成敞开可控的技能系统,这是信息范畴完结自立自强的要害。

  纵观信息技能范畴技能系统演进的前史,能够发现一个规则:一旦一个技能系统占有了主导权,后发者就很难在同一赛道完结赶超或替代,而原赛道的抢先者也很难在新“蓝海”连续其成功。几十年来,不少企业企图将微柔和谷歌拉下 PC 和手机生态的霸主方位,但都未成功,微软进军手机范畴的种种尽力也均宣告失利。前史告知咱们:构成新的技能系统有必要把握住新运用呈现时的名贵机会。

  信息技能范畴有一个不同于其他范畴的重要特色:新商场远远大于旧商场。全球个人核算机 1993 年到达 1 亿台,互联网设备 2005 年到达 10 亿个,移动互联网设备 2016 年到达 100 亿个,估计要不了多久物联网设备会超越 1000 亿个。信息技能范畴的威望学者 Gordon Bell 将这一规则总结为:“核算设备约每 10 年左右完结 1 次升级换代,设备数和用户数均添加至少 1 个数量级”,这被业界称为“贝尔规则”。贝尔规则使核算机范畴的技能系统换代成为或许。人类现已走过以桌面运用为主的 IT 1.0 年代和以移动端运用为主的 IT 2.0 年代,未来的 IT 3.0 年代必定会发生不同于 IT 1.0 和 IT 2.0 年代的新技能系统,这是我国构建自立自强信息技能系统的可贵机会。

  跟着互联网向人类社会和物理世界浸透延伸,万物互联、“人机物”交融、泛在核算的 IT 3.0 年代正在敞开。IT 3.0 年代的新特征是以“物”为中心,物端设备将呈现爆破式增加,越来越多的“物”,包含传感器、家电、车辆、工业制作设备将加入到原有的人机二元互联的信息空间,网上负载和信息交互需求也会呈现新的改动。高品质用户“可测、可调、可控、可信”的新服务要求将成为刚需;实时操控、高吞吐率、高良率、自习惯性和个性化将成为新技能系统的杰出特色。本来的技能系统不能满意这些新需求,微弱的新需求必将促进新的技能系统应运而生。

  因为根底薄弱和世界环境约束,在曩昔的半个多世纪里,我国一向只能做信息技能的追随者,错过了引领树立信息技能系统的机会。但经过几十年的尽力,我国已在信息技能范畴打下较坚实的根底:信息技能范畴全体技能和工业水平已居世界前列;工程师人数世界榜首;专利申请数量世界榜首;在全球前 10 家市值最大的信息通讯技能(ICT)企业中,我国占有 3 个座位(华为、阿里巴巴、腾讯)。我国的另一个特色是商场大,2020 年我国数字经济规划到达 39.2 万亿元。商场大意味着立异场景多,一个细分范畴的未来商场就能构成足够大的工业生态。人才多意味着有足够多的研发和工程部队应对多个细分范畴的技能系统建造。“摩尔规则”(Moore’s Law)①已挨近结尾,一种产品“通吃全国”的格式行将完毕,未来的信息工业生态将朝着范畴专用、百家争鸣的方向开展,我国的优势将在未来的比赛中充分体现。

  开展与安满是一体之两翼,需求“双轮”驱动。走好科技自立自强之路,有必要正确处理自立自强与敞开协作的辩证统一联络。咱们不但要注重自主研讨开发,真实把握信息范畴的中心要害技能,并且要以愈加敞开的思维和行动推动世界科技交流协作,活跃融入全球立异网络,使我国成为全球科技敞开协作的宽广舞台。“不拒众流,方为江海”,在开展自立自强的信息技能系统中要“为渊驱鱼,为丛驱雀”的关门主义倾向。

  通观核算机开展的前史,系统结构和芯片的前进各自为核算机功能的进步作出了一半左右的奉献。但跟着“登纳德缩放份额规则”(Dennard Scaling)②的失效和“摩尔规则”的放缓,芯片很难再持续作出一半的奉献。在革新性的新器材大规划进入商场曾经,进步核算机功能和能效的期望首要寄托在系统结构的立异上。系统结构研讨有纵横替换、周期性开展的规则。曩昔 30 年的要点是 CPU 芯片、存储系统、操作系统、编译系统等各个层次的横向独立研讨,往后需求透彻了解各个层面技能的联络和约束,从上到下完结全体的改善和优化。要点开展各个范畴的跨层笔直优化技能,用习惯不同场景的加快芯片和系统打败曾经是干流的通用芯片。

  现在,世界上高达 99% 的软件运用开源组件,开源形式也已扩展到硬件范畴。开源生态的快速兴起,为包含我国在内的宽广开展我国家打破技能独占和商场独占带来新机会。开源是以弱胜强、打破技能独占的有用进攻办法,也是我国构建自立自强信息技能系统的重要途径。长期以来,我国对开源社区的奉献与科技大国的方位并不相等,往后要采纳“参加融入、蓄势引领”的战略,鼓舞企业“参加融入”世界老练的开源社区,争夺话语权;会聚国内软硬件资源和开源人才,打造自主开源生态,乘机完结引领开展, 构建“人类技能命运一起体”。

  半导体工业存在通用-专用(定制化-规范化)替换主导开展的“牧本周期”③,被业界称为“半导体工业之摆”。往后十几年,特定范畴系统结构(DSA)将成为核算机开展的干流。现在非常炽热的人工智能(AI)芯片、自动驾驶芯片等都归于 DSA 范畴。DSA 的方针是经过抽取软件的行为来发现不能被当时架构有用加快支撑的部分,并进行新的专用架构规划然后进步系统功能。图灵奖获得者 Hennessy 和 Patterson以为,DSA 将敞开核算机系统结构新的黄金年代。我国商场宽广、开发人员多,开展 DSA 具有天然优势。咱们要充分利用这一优势,以多打少,经过开展范畴专用芯片和系统,打造具有我国特色的信息技能系统。

  芯片规划价值很高,具有规划周期长、专业门槛高的特色。智能万物互联年代在芯片需求多和芯片规划价值高之间发生了尖利的对立。灵敏规划是应对碎片化运用场景的最有用办法。芯片的规划与制作进程需求运用各种东西,包含微架构规划空间优化东西、测验与验证东西,电子规划自动化(EDA)东西、芯粒的硅基集成东西和芯片异质集成东西等。只要这些东西能够免费并非常方便地获得,才干大幅度下降芯片规划和制作的门槛,充分发挥我国的人才盈利。以快打慢,大力开展灵敏规划和灵敏制作是加快构建我国自立自强信息技能系统的“奇招”。

  为了推动我国的信息技能系统建造,《我国科学院院刊》组织了“构建自立自强的信息技能系统”专题(2022 年第 1 期)。该专题共 8 篇文章,侧重于评论技能方向和科研形式的挑选,分别从芯片、系统结构、操作系统、未来网络、信息根底设施、运用(大数据)和信息网络安全等不同视点论述了构建自立自强信息技能系统的技能途径和或许遇到的应战。文章的作者都是科研一线的领军人物,必定程度上反映了我国科技人员探究树立信息技能新系统的尽力踪影和期望愿景,他们的观念和观点有重要的参考价值,值得一读。树立信息技能系统还触及战略规划、方针导向、项目设置、专利布局、技能搬运、人才培养等诸多方面,本专题因为篇幅约束未能逐个评论这些重大问题。

  孙凝晖院士等的文章《对信息技能新系统的考虑》剖析了信息技能新系统的需求,要点论述了我国主导、全球共建的贯通式跨层优化新系统(C 系统)的 5 项基本准则:内置安全机制、敞开跨层优化、多态场景加快、高并发实时处理与传输、灵敏开发办法与开源生态。这些准则的一起理念都是充分利用我国特色,发挥我国优势。

  陈云霁等“寒武纪”科研团队成员提出用芯片学习(chip learning)替代芯片规划,方针是经过学习使得芯片规划彻底不需求专业知识和规划经历,能够在短时间、无人参加的情况下高效完结。这或许是处理芯片需求多和芯片规划价值高这一尖利对立的出路之一。包云岗等从另一个视点提出处理上述对立的出路:打造开源芯片生态的技能系统。他们以开源指令集 RISC-V 为例,清楚地勾画了开展开源芯片生态的可贵机会,也剖析了开源芯片面对的巨大的应战。

  梅宏院士等在全面回忆操作系统开展史的根底上,面向人机物交融泛在核算场景,提出要“沉积”一类新式操作系统——“泛在操作系统”,并支撑新式泛在核算资源的办理调度和泛在运用的开发运转。文章剖析了泛在操作系统的机会与应战,并对我国开展操作系统的全体布置提出了若干主张。

  刘韵洁院士等在《关于未来网络技能系统立异的考虑》一文中指出,交融、敞开、智能、可定制、网算存一体现已成为未来网络技能开展的要害趋势,只要改动传统互联网架构,引进新一代信息技能进行根底网络架构立异,才干在互联网比赛的“下半场”获得技能抢先。经过对未来网络试验施行(CENI)和全球首个大网级网络操作系统“司络”(CNOS)的介绍,论述了怎么树立具有世界影响的网络技能系统的思路和主张。徐志伟等介绍了我国科学院核算技能研讨所正在研讨和推行的一种新式信息根底设施——高通量低熵算力网(简称“信息高铁”),并论述了其根底性需求、要害科学技能问题和系统结构。这种新的信息根底设施不只具有高铁交通系统相同按时可控的特色,并且具有较强的自习惯性,可满意不同用户的高品质服务需求。方滨兴院士等从“人、财、物”视角动身,提出了进步网络空间安全态势的新思路,包含:经过安全才干认证处理网络安全人才供给缺乏问题;经过网络安全稳妥处理剩余危险的搬运问题;经过“外打内”形式的网络靶场进步信息技能产品及网络安全产品的抗进犯才干等。

  针对当时数据众多与缺失并存、数据不齐备和数据安全缺失等应战。程学旗等提出了大数据剖析处理技能系统未来的开展方针与规划,旨在打破大数据剖析处理的理论、技能和系统,以完结大数据剖析系统的新架构、新形式、新范式和安全可信。

  构建自立自强的信息技能新系统既要满意处理当时“卡脖子”问题的急迫需求,又要为完结现代化强国的长远方针奠定根底,需求科技界、工业界和政府各部门的一起尽力。期望《我国科学院院刊》“构建自立自强的信息技能系统”专题文章能引起各方面的注重,将一致转化成力气,力求在 15—20 年内完结这一雄伟而艰巨的使命。

  我国工程院院士,开展我国家科学院院士。我国科学院核算技能研讨所首席科学家、研讨员,我国科学院科技战略咨询研讨院特聘研讨员。《我国科学院院刊》副主编。曾任我国科学院核算技能研讨所所长。首要从事并行算法、高功能核算机、未来网络、人工智能、大数据和技能开展战略等范畴的研讨,宣布学术论文 150 余篇,出书《立异求索录》等个人文集。掌管研发“曙光-1000”等核算机,获国家科技前进奖一等奖等奖赏。

  李国杰*,孙凝晖. 探究我国信息技能系统的自立自强之路——兼序“构建自立自强的信息技能系统”专题.我国科学院院刊, 2022, 37(1): 1-7.

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