信息科技的发展态势和我们的目标选择
作者:李国杰
我国调整经济结构和转变产业发展方式对科技的迫切需求
“十二五”期间，我国面临两个转型升级——传统产业的调整改造和新兴产业的发展。所谓战略性新兴产业是指对经济总量带动大、对结构调整贡献大、对资本创新能力提升作用强的新产业。信息网络产业（包括信息基础设施、信息服务业、传感网、物联网等）是战略性新兴产业的重要组成部分。
长期以来，我国在国际产业分工中处于低端位置。中国的制造业平均增加值为26%，比美国低23个百分点，比日本低22个百分点。信息产品制造业的增加值只有22%，低于全国制造业平均增加值，不具备高技术产业的特点。在这次金融危机中，以低端产品出口为主的信息产品加工业受到很大冲击，迫切需要提高产品的技术含量，增强产品的竞争力。我国的服务业占GDP的比重近几年一直徘徊在40%左右，大力发展信息服务业，促进两化融合是调整经济结构的重要途径。
近现代经济史已经充分证明，先行工业化国家的现代经济增长主要不是由物质资本的积累驱动，而是由技术进步和效率提高驱动。但是，我国企业普遍不重视技术和研发投入，有自身技术优势、品牌优势的国有企业很少。我国不少垄断性大企业的业绩主要依靠行业红利、资源红利和政策红利，而非技术红利和管理红利。金融危机以来，调整经济结构和转变产业发展方式已成为党中央、国务院最关注的问题，而实现“调整”和“转变”的瓶颈就是自主技术供给不足，经济发展对科技的需求从来没有像今天这么迫切。我们常常讲中国科学院的使命是满足国家战略需求。现在，明确的战略需求摆在面前，就看我们有没有本事做到急国家之所急，真正为国家分忧、为企业解难。
众所周知，我国处于产业链低端的原因是自主创新能力弱。几年来，“自主创新”已成为媒体宣传的主旋律，各个单位都在讲自主创新，真实的效果究竟如何呢？根据国务院发展研究中心的统计，2002～2006年我国科技进步对第二产业的贡献率已从上世纪90年代的37.8%下降到10%（而投资贡献率已增长到82%）。最近3年的统计数字还查不到。为了应对国际金融危机，近年来国家加大了对基础设施建设的投资力度，估计近3年科技贡献率不会有大的提高。为什么天天在喊自主创新，而科技对经济的贡献率不升反降，问题究竟出在哪里？
许多学者认为造成这一反常现象的原因是科技投入不足。2009年，9080亿元中央政府投资中，技术改造和科技创新投资约占5%，其中，技术改造专项资金（200亿元）仅占2.2%，投入确实明显偏低。但是，作为战斗在第一线的科研工作者，我们扪心自问，这些年我们究竟为企业提供了多少可以使之改变发展方式的核心技术？我们完成科研项目的主要动机是为申请下一轮课题奠定基础，还是为转变产业发展方式创造条件？我想，科技对经济的贡献率不高，除了体制上的原因之外，其根子还是在科研人员的思想观念方面，即我们作科研究竟是为了什么。
温家宝总理最近指出：“面对全球新一轮科技革命的挑战，中国完全有能力在若干关系长远发展的领域抢占经济科技制高点，使国民经济和企业发展走上创新驱动、内生增长的轨道。中国要抢占未来经济科技发展的制高点，就不能总是跟踪模仿别人，也不能坐等技术转移，必须依靠自己的力量拿出原创成果。”中国的科研人员如何才能占领信息领域的科技制高点，今后10年内我们必须以实际行动给出让全国人民满意的答卷。
信息科技发展难以逾越的技术障碍
中国科学院出版的《中国至2050年科技发展路线图》预测：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），急需重大科学问题的新发现和原理性突破。2020年以前必须积极探索攻克“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。
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。如果错过这个战略机遇期，我国就很难在21世纪上半叶成为信息产业的强国，也必将对我国的现代化进程产生十分不利的影响。信息领域每一次重大的科学技术突破引起的产业变革往往要管15～20年，如果在今后的10～15年里我们没有取得换代技术的发言权，那就意味着2020～2040年我们只能望洋兴叹地继续现在依靠国外技术的局面。
信息系统是像电力交通一样的基础设施，一般要求相对稳定，不能朝秦暮楚，但其所依靠的信息技术是更新换代很快的应用技术。这就是发展信息技术的一个根本性矛盾。改变信息基础设施是一个漫长的过程，不能一蹴而就，必须巧妙地把渐进的演进、新旧网的重叠和革命性的突破有机结合起来，这种结合需要高超的智慧和眼光。
过去几十年，我们基本上走的是在国外的基础技术平台上渐进改良的道路，再走10～15年，这条路就可能走不下去。正在兴起的新技术，如云计算、高通量计算机（HTC）、物联网、后IP网络等，国外也没有成熟的技术可模仿，我们必须有“原始创新”的勇气。2008年，江泽民同志在他的重要论文《新时期我国信息技术产业的发展》中语重心长地指出：“许多时候，不是我们没有跨越的潜力，而是缺乏创新的胆识；许多事情，不是我们没有突破的可能，而是缺乏必胜的信心。”这一判断十分精辟，值得我们深思。
计算所未来十年的发展目标
“十二五”期间是我国信息科技的战略转型期，新的重大成果将会在2015～2020年内陆续涌现，并且要产生明显的经济效益和社会效益。下面将以中科院计算所为例，谈谈未来10年的发展目标。
经过10年左右的努力，计算所将以实际的产出和影响向全国人民和全世界证明：中科院计算所是我国创新和产业价值链上不可或缺和不可替代的一个环节，将成为信息领域企业界公认的技术源头。2020～2030年期间，计算所将实现从优秀到卓越的历史性跨越，成为成果、人才、管理、环境等方面国际一流的研究所。
计算所是根植在中国的研究所，衡量计算所是否卓越，不仅仅要看发表文章的水平和引用率、在国际学术界的影响，更主要的要看对国家和企业的贡献和影响，近10年内要着重看对调整经济结构和转变产业发展方式有多大贡献。
“十五”和“十一五”期间，龙芯CPU的突破性进展为今后的大发展奠定了较好的基础，大力推动龙芯CPU的规模产业化是未来10年计算所技术转移的头等大事。龙芯是一种价值观，龙芯产业化体现对我国信息产业核心竞争力和国防安全保障的诉求；体现对惠及绝大多数人的信息化发展模式的追求；体现对以经济适用为特征的可持续发展路线的追求。龙芯产业化的长远目标是使我国信息技术和产业从受制于人的技术平台转移到自主可控的基础技术平台。这是一件其他国家都没有实现的改天换地的大事，需要有坚韧不拔、持之以恒的毅力，需要在选定的应用领域可以与垄断企业同台竞争的技术实力，更需要善于从市场中发现机遇的机智。正在建立的中国龙芯公司要成为做强中国信息产业的旗舰式企业。以中国龙芯公司为主体，要建立官产学研用紧密结合的价值链，“十二五”期间要着力打造完善龙芯产业环境。龙芯产业化不仅仅是龙芯公司的事，而且是计算所全所的大事，各部门都有责任积极支持。“十二五”期间，计算所承担了“核高基”重大专项的多核CPU研制任务，要全力以赴高质量地完成CPU科研任务。“十二五”期间，计算所还要重点开展支持高吞吐应用的众核芯片研制，突破高吞吐率和低功耗等核心技术。
长期以来，我国的高性能计算机（HPC）研制以追求Linpack指标和TOP500排名为目标，但实际上高端计算机的最大用户是网络服务，HPC的用户只占高端计算的10%左右。“十二五”期间，计算所要实现从HPC到HTC的战略转移，要研制千万量级吞吐量的HTC，比传统计算机系统吞吐密集应用的性能功耗比要高出一个数量级。同时要继续研制10Peta级的高性能计算机，要求功耗小于1兆瓦，即10Gflops/W，比现在计算机的性能功耗比提高1～2个数量级。
构建国家网络空间安全保障体系是计算所继曙光和龙芯之后的第三项重大战略科研任务，支撑平台的网络流量规模要从“十一五”的500Gbps提高到10Tbps，预期成果包括国家网络视音频管理、国家网络安全监测等体系平台。建立国家网络靶场基地，形成国家级网络积极防御的仿真与训练平台。争取在中国科学院内建立一个安全的红色网络区域，作为网络安全技术的实验床。信息内容安全技术国家工程实验室要成为信息内容安全方面名副其实的国家队。北京、成都、东莞等地正在建设以计算所的技术为依托的云计算中心，借助这些示范基地，计算所将研制下一代数据中心云计算平台系统软件，实验的数据规模做到10PB级。
我们常说“网络方向是计算所的明天”，未来10年内网络方向应该做出其影响与曙光计算机及龙芯CPU差不多的重大成果。后IP网络研究是计算所网络研究的重点，包括网络科学基础、泛在移动未来互联网体系结构、核心设备与验证机制等内容，重点突破网络协议与体系结构自适应进化机制、可编程虚拟化的网络设备等核心技术。在传感网领域，要重点突破物联网智能信息处理、物联网与互联网融合等关键技术，发挥计算所在企业孵化上的优势，将推进传感网的产业化作为工作重点。无线通信是计算所新的学科生长点，“十二五”期间要争取在LTE（第四代无线通信）基带芯片和协议栈上取得重大突破，争取成为我国无线通信领域的一支生力军，为第四代无线通信提供核心技术。
智能信息处理与普适计算是信息技术的长远发展方向。计算所在这两个领域有多方面的技术储备，人脸识别、视频内容分析、机器翻译、语义WEB、大规模知识处理、跨媒体计算等科研成果已有一定的影响，“十二五”期间要强调智能技术的集成，形成可复用的构件和有吸引力的综合性开发平台。互联网的广泛应用为人工智能技术发展带来极好的机遇。计算所的智能信息处理和普适计算要围绕网络信息服务、内容安全、低成本信息化等国家战略需求形成重大科研课题。
开展前瞻研究是计算所培育交叉科学新生长点的战略安排，过去几年已作出一些成绩。“十二五”期间要加大生物信息学的研究力度，力争在计算蛋白组学、计算医学等方面成为一支有较大影响力的跨学科研究团队。同时，计算所还要部署新的交叉研究方向，包括芯片内和芯片间光互连、分布式智能电网仿真、面向两化融合的多学科集成计算机仿真、面向灾害应急管理的虚拟现实技术、量子计算等。前瞻实验室是动态进出的学科孵化器，条件成熟的课题组可以适时流出，进入相关研究实体。
技术转移是计算所工作不可分割的重要组成部分，没有技术转移的高技术研究是对科研投入的浪费。计算所要总结过去技术转移、分部建设和产业化的经验教训，制定更加符合技术转移客观规律和我国国情的管理办法与激励政策，使计算所的技术转移走上良性发展的轨道。
增强危机感和使命感 提高信息科技的持续创新能力
放开眼界来看，我们过去做的科研工作多数还是属于“填补空白”性质的科研，研究方向和要突破的核心技术几乎都是外国学者出的题，我们主要靠发挥后发优势缩短与国外的差距。当与国外的差距在一代以内时，后发优势已起不到多大作用，只能靠我们自己发现问题、提出问题，开辟解决问题的新路。我们现在做的高技术研究应该比国外公司两三年后的产品更先进才有真正的竞争力。而中科院计算所只有走到技术最前沿的位置，才能真正成为技术的引领者。
对计算机学科而言，科研的最大动力来自经济和社会的强大需求。我们要把改变我国信息产业发展方式的宏观需求化解为本学科本课题组的具体科研方向的选择。例如中科院计算所的每个课题组都希望自己能进入世界科技前沿。前沿究竟在哪里？真正的前沿不一定在别人的论文里，很可能藏在我国规模巨大的应用中。我国的网络服务企业，例如腾讯、百度和阿里巴巴，都分别在国内市场上战胜了势力强大的跨国公司，中国许多网络应用已经处在国际前沿。我国的网络信息安全可能也是世界上最复杂、态势最严峻的应用。只要我们认真挖掘分析，一定能从中找到最前沿的科学问题。特别是我国的两化融合为我们提出了许多国外碰不到的困难问题。只有做别人没有做过的新问题，才能作出具有开创性的世界一流成果。
纵观信息技术的发展史，每一项能带动10亿美元以上产业的突破性技术大都经过5年以上的基础研究，有些甚至长达10～20年。为了突破未来的信息技术墙，我们应部署足够强大的科研力量作“引领未来”的研究，不能只顾用现成的技术解决一些小问题，必须兼顾当前应用和5～10年后的应用。所谓统筹兼顾就是“度”的把握。一般而言，基础研究的人员要少而精，其实力不在人多而在研究人员的水平高。高技术研究和工程性开发团队则必须有一定的体量，几十人的团队难以作出有重大影响的成果，要在国内起“火车头”作用，其团队至少要200人以上。中科院计算所与大学的重要区别就是，计算所能组织起数以百人计的研发团队。“十二五”期间，计算所一方面要提练基础研究的队伍，要像国外的大学选拔副教授和教授一样严格挑选国际一流的基础研究人才；另一方面要在重要的战略研究方向形成足够体量的工程研发队伍。与企业做相同性质科研工作的课题组应通过集成应用中心、计算所技术转移公司、创建公司等多种方式尽快进入技术转移的渠道。
