信息科技与经济发展技术科学论坛专题

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编者按:为贯彻落实习**总书记4月19日在网络**与信息化工作座谈会及10月9日在中央政治局第36次集体学习时重要讲话精神,10月26日,由工业和信息化部电子信息司、中国科学院信息技术科学部主办的“信息科技与经济发展”技术科学论坛在北京成功举办。会上,两院院士、地方工信部门领导、高校科研机构专家和企业家代表围绕“智能ICT产业的机遇与挑战”这一主题展开了深入的交流和探讨。本报萃取精彩观点,以飨读者。

中国科学院院士黄维

柔性电子产业发展潜力巨大

21世纪是一个信息化、网络化的大数据时代,全球化的经济发展,使“信息高速公路”几乎已连接到地球的每个角落,渗透到社会生活的各个领域。随着信息终端从大型主机向可穿戴设备逐渐推进,电子器件面临着柔性化的挑战。

柔性电子根据工艺不同也被称作打印电子、有机电子、软电子等,是将有机/无机器件附着于柔性基底上形成电路的技术。其性能与传统微电子相当,具有可变形、便携、轻质、可大面积应用等特性,并通过大量应用新材料新工艺产生大量新应用。柔性电子具有广阔市场,IDTechEx预测,2018年为469.4亿美元,2028年为3010亿美元,2011年到2028年年复合增长率近30%,处于长期高速增长态势。近几年柔性电子市场规模迅速扩张,成为一些国家支柱产业。结合高效低成本的制造工艺,柔性电子器件在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛的应用前景,如柔性显示器、电子皮肤、印刷电子标签、柔性薄膜太阳能电池等。应用了柔性电子的智能硬件不断发展,从平板型、曲面型逐渐向可弯曲、可卷曲方向发展,产生了全新的形态和功能。柔性系统可大幅度减少智能硬件成本和体积,增强新能力和改善现有能力,使得智能硬件和物理世界实现****的深度融合。欧美发达国家纷纷制定了针对柔性电子的重大研究计划,如美国FDCASU计划、日本TRADIM计划、欧盟第七框架计划等。柔性电子领域的自主**和技术突破,必将对我国相关产业的结构优化、转型升级产生深远影响。对于中国发展柔性电子产业,我提出两点建议:一是在政府组织机构保障方面,应该鼓励高校的研发团队与相关企业合作,充分利用企业**资源和条件,优化**资源配置;采取政府主导、社会参与,国家专项资金+多元化投资及吸引商业化投资等多种方式共同促进产业经费投入;容许多个技术工艺方案同时实施,形成积极探索和竞争氛围,以优化技术与装备。二是国际国内协同创建柔性电子研究中心,加强与国内外本学科领域**人才、知名企业和重要基地的学术交流与合作;建立国际联合**中心和人才培育基地,扩大学科学历教育国际知名度;提高高层次人才的培养质量和数量。

南京工业大学瞄准信息科技发展的柔性化大趋势,针对我国未来相关技术革新中的重大需求,着力推进柔性电子前沿科学发展。团队建立海外人才缓冲基地,面向全球招纳柔性电子领域**人才;建设***国际合作平台及协同**中心,与国内外柔性电子领域世界**团队展开科研合作,致力于解决柔性电子领域的关键共性科学问题,目前已在柔性功能材料的基础研究及柔性功能器件的技术研发等方面取得了一系列重大突破。

中国科学院院士何积丰

警惕发电行业工控**

工业控制系统由一系列自动化控制组件以及实时数据采集、监测的过程控制组件共同构成,在电力设施、水力油气、交通运输等重要行业和领域有着广泛的应用,主要利用信息化手段,实现物理过程的监测和控制。早期的工控系统和企业管理系统是封闭、隔离的,随着时代发展,为了实时数据采集与生产控制,需要将工控系统和企业管理系统直接通信交互。工控**主要有两大威胁。**是系统相关的威胁。**是工控过程相关的问题,就是在生产过程中遭受攻击。工业控制**作为网络空间**的重要组成部分,引起了世界各国工业领域的高度重视。过去的**策略有三大部分:**,通信可控。它是通过直观的观察、监控、管理通信数据,仅保证专有协议的数据传输,禁止其他通信。**,区域隔离。主要目标就是避免局部控制网络发生问题而导致整个全局的网络瘫痪。第三,报警追踪。及时发现网络**问题,确定故障发生的地方,为故障分析提供依据。

实际生活中*受关注的工控**事件主要集中在电力系统领域。对于电力行业系统**保护现状而言,国家电监会曾发布《电力二次系统**防护规定》,国家能源局2015年也发布了《电力监控系统**防护的总体方案》,基本思想就是**分区、网络专用、横向隔离、纵向认证,涉及范围包括发电厂监控系统、变电站监控系统、电站监控系统、地县级调控中心和省级调控中心。国家相关部门对能源电力**也提出了要求,涉及功能**和信息**。目前存在的主要问题是,防护方案更多的只是通过简单的**隔离装置、加密认证、防火墙等防护手段或方法加以边界线的防范,属于网络**和信息**被动防护的范畴。在信息**防护方面,技术手段不完善,对发电工控系统存在的未知风险和漏洞无法做到积极主动防御,无法体现工控**的核心要素。采用能源互联网、工业互联网平台将带来新的**问题。

值得一提的是,分布式能源、新能源、能源互联网等发展,其系统更加依赖网络与信息系统,将进一步带动电力工控**新的增长点。我们需要从管理级、系统级、设备级等多层找到共性技术并实现突破,设备级产品与技术难点包括**可信控制器与I/O设备。系统级产品与技术难点是基于内生**的自动化控制系统,发电行业工控**测试与验证平台,电力**工业互联网与大数据平台。管理级产品与技术难点是发电自动化主动**防御与**监督系统。

中国科学院院士王曦

感知信息技术提供弯道超车机遇

以移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的信息技术加速**、融合和普及应用,一个万物互联智能化时代正在到来。感知信息技术以传感器为核心,结合射频、功率、微处理器、微能源等技术,是未来实现万物互联的基础性、决定性核心技术之一。感知信息技术领域将催生出万亿级的市场,调研数据显示,2020年全球物联网设备市场预计将达到2200亿美元,主要涉及消费电子、医疗、汽车、物流等产业。物联网的发展为传感器带来了新一波增长,传感器也在汽车、智能手机以及物联网中广泛应用。

值得一提的是,感知信息技术不同于传统的计算和通信技术,无需遵循投资巨大、风险极高、已接近物理极限的传统半导体的“摩尔定律”,而是在成熟半导体工艺上的多元微技术融合**,即“More than Moore”(“超越摩尔”)。PC时期Wintel联盟垄断了整整二十年,移动互联网时期ARM+安卓又形成了新一轮垄断,那么在感知时代,“超越摩尔”是我国打破垄断束缚的难得历史机遇,如果加大在此领域的扶持力度,充分发挥已有的半导体产业基础和市场优势,有很大可能在未来智能时代实现赶超发展,抢占产业竞争制高点。因此,我们要重视发展感知信息技术,抢占未来智能时代制高点。

在物联网时代,我国在半导体技术热点中,有弯道超车的机会。例如,与FinFET相比,FDSOI技术存在一定的优势,其成本更低且能延长28nm技术节点的寿命,而且其低压低功耗的特点使用于可穿戴、物联网等新兴领域,FDSOI技术我们应该足够重视。中国科学院上海微系统所及其孵化的企业在过去20多年里一直推动FDSOI技术发展,积极从材料、制造、设计全方位探讨我国发展12英寸FDSOI产业实现弯道超车的战略计划。除了FDSOI以外,硅光子集成技术也具有很好的发展前景,我国已启动了“硅光子行动计划”。另外,在先进存储器技术方面,MRAM值得关注。日本存储界预计,MRAM在2020年将达到900亿美元。MRAM在物联网终端产业中应用前景广阔,因为其拥有非易失性、随机存储和逻辑兼容性等特点,通过简化数据传输能够大幅降低物联网终端的功耗和尺寸,通过简化系统,能够大幅降低硬件和软件的开发成本,将在智能家居、可穿戴式设备、医疗、娱乐、汽车等领域大有可为。MRAM应该成为我国在常规存储器规模化的基础上,下一代先进存储器的一个技术选项。

中国工程院院士邬贺铨

通信网络技术发展呈现四大趋势

通信网络的发展呈现大宽带、大连接、智能化和软件定义等趋势。一是宽带随手可及。全球互联网流量年增23%,视频业务成主流,对宽带化有持续需求。移动通信峰值速率10年提高1000倍,5G将拓展到产业应用。卫星通信也将向Ka波段高通量通信卫星发展。中国是全球*大的通信市场,中国通信企业也跃居世界前列,但核心技术差距仍有不少。

二是连接包容万物。窄带物联网(NB-IOT)有四大特点:**是广覆盖,频带窄可获得高的功率谱密度,因此增益比GSM高20个dB,覆盖能力比GSM高100倍。**是大连接,因为它用了窄带的技术,而且在信令上做了一些简化,在基站上也简化,所以做到了一个扇区可以支持5万个连接,而2G只有14个连接,4G只有1200个连接,也就意味着NB-IOT连接数比现在移动通信高50倍。第三是低功耗,这种节能模式跟手机的节能不一样,虽然注册在网上,但是终端处于深度睡眠,在深度睡眠的时候,功耗只有15个微瓦。第四是低成本,通信协议只有500KB,片内存储系可以大大减少。目前单个接连模块成本不超过5美元,应用上规模后模块成本将下降到1美元。有市场研究公司认为,窄带物联网未来会覆盖25%的物联网连接,到2020年,可以达到70亿个的连接数。窄带物联网可在移动网上升级实现广域应用,这将显著改变物联网标准与产业碎片化的现象。此外车联网也有很好的发展前景,但车载电子是我国的短板。

三是智能“腾云驾物”。当前,智能手机切入了各种传感器,手机智能了并不完全是因为手机本身,而是因为更多的手机是通过连接到云才获得了智能的能力,提高了智能化水平。可以说,随着���端的处理能力加强及嵌入传感器,并借助云计算和宽带通信手段,伴随人工智能技术的发展,各种智能终端,例如可穿戴设备、无人机、机器人、无人驾驶车及VR/AR等层出不穷。

四是软件定义网络。软件定义网络(SDN)实现了转发与控制的分离,而网络功能虚拟化(NFV)可以用SDN的方法实现。NFV通过软硬件解耦及功能抽象,以通用硬件及虚拟化技术承载多功能的软件处理,灵活共享资源,降低网络成本,实现新业务的快速开发和部署,故障隔离和自愈等。为了适应大数据时代网络流量的时空不确定性以及不同业务的服务质量要求,关于未来网络的研究在兴起,目前可在网上实现的网络软件化和网络功能虚拟化受到普遍关注,全球IPv6使用开始起飞,但网络**问题仍然是面临的重大挑战。

国防科技大学教授王怀民

云际计算将是云计算未来发展新形态

云计算是未来产业发展的重要平台之一。许多发端中国本土的互联网服务已越来越全球化,全球化的互联网服务需要规模化、全域化和个性化的云基础设施支持。未来的云服务商之间也将存在对等连接,实现开放、包容、共享的服务。

互联网的发展趋势是在持续的对等连接中演化成为覆盖全球的基础设施的服务,云计算应该也将是在对等连接的、持续演化过程中成为覆盖全球的一种服务网或服务型基础设施。由此,我们提出了云计算未来发展的新形态和新概念——云际计算。云际计算是以云服务商之间开放协作为基础,通过多方云资源深度融合,方便***通过“软件定义”方式定制云服务、创造云价值的新一代云计算模式。这其中的核心是对等协作和软件定义,我们希望通过这样一项工作实现服务无边界、云间有协作、资源易共享、价值可转换的云计算新愿景。

实际上在云际计算里全球已有相关的研究,一是SuperCloud,它指在现有的云提供商的基础上通过网络层、数据层、计算层的多级抽象支持虚拟用户云构造的一套系统。云服务商本身是不受干扰的。二是Inter-Cloud,它也是通过网关构造所谓的云代理,来帮助用户通过统一的代理实现统一的认证。三是Multi-Cloud,也是通过虚拟化提供编程模型,拥有相应的服务API库,用户在此基础上自形定义所谓的虚拟用户专有服务。以上三方面是当前国际上使得多云一起工作所做的主流研究。其中的问题,就是这三种主流研究里提到的连接是一种纵向连接。而我们提到的所谓对等连接,光有纵向是不够的,我们认为未来的发展将会是纵横连接的模式,不仅有纵向连接,还应有云服务商之间的对等连接。因此,在此背景下,要做纵横连接的云际计算的相关工作。

云际计算的研究不仅涉及计算机、软件、网络等学科,而且需要借鉴经济学、管理学、社会学等多学科成果,引发新的科学问题、理论方法、关键技术及综合应用的研究。我们开展云际计算研究的总体目标是力求在云际计算的模型、机制和方法方面取得突破,形成标准规范;构建云际计算原型系统,验证模型、机制和方法,以及标准规范的有效性;推动云计算技术支撑我国互联网服务模式走向世界。

北京市经济和信息化委员会主任张伯旭

信息技术是高精尖经济结构的引擎

近年来北京市主动适应经济发展新常态,不断加大产业结构调整,放弃了大而全的产业体系,持续推动产业合作向**化、服务化、集聚化、绿色化发展。其中,信息技术发挥着至关重要的作用。

信息技术驱动经济变革,是构建高精尖经济结构的重要基础和引擎。信息技术对经济社会的作用可归纳为三个:**,赋值作用。**,赋能作用。互联网时代,软件日益成为经济发展的一种要素资源,为经济社会发展赋予新的动能。第三,赋智作用。到万物互联时代,软件从**渗透变为**融合,由定义世界升级到改变世界,具备智能思考和自我创造的能力,对社会运行的影响更加突出。当前我们正处于赋能时代,离赋智时代越来越近。

虽然信息技术已经对产业带来了深刻的变革,但是,总体看生产方式与过去相比并没有本质差别,今天看到的电子商务、互联网金融等也许还只不过是新一轮**的开拓者,越来越多的例子也表明,信息技术对传统工业的变革正处在量变的过程中,其质变已经遥遥可期。以未来计算为代表的新一代信息技术在产业领域的深入应用将成为这轮**的加速者和深化者。未来计算时代的生产将具有和工业时代本质不同的特征。从劳动力看,未来计算时代的产业将以智能机器的联网制造为主。从通信工具看,未来计算时代将建立智联网,过去的互联网只是把两地和多地的信息联通起来,把物与物、人与物连接起来,未来这个网络应该是智能化的,不但传递信息,还传递能力,而且它可能会脱离人为干预,自动创造和生成一些有用的信息,超出工具的层面,变为相伴而生的生活方式。智联网将作为主要的生活方式。从生产组织方式看,以“众”为特征的众筹和众创将成为重要的生产组织方式。这将大面积改变工业时代人驾驭机器的生产状况,在更大范围内实现机器代替人的生产,把人从繁忙的劳动中解放出来。此外,未来计算时代的产业**的“质变”*终会以工业时代的传统产业**信息化、智能化为标准。未来计算时代的信息产业的属性将从高技术产业演变为高技术的基础产业。

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