編者的話

當前，數據正在呈現爆炸式增長，世界已經進入一個計算變革的前夜，一批如高性能計算、量子計算、認知計算、異構計算、類腦計算等面向未來的計算技術與產品紛至沓來。以未來計算為核心的“大計算”時代已經慢慢揭開面紗，全球發達經濟體正在這一領域紛紛開展前沿布局搶占先機。我們必須緊緊牽住核心技術自主創新這個“牛鼻子”，積極推動計算技術的發展，從而積極搶占全球技術創新競爭高地，真正實現信息科技與產業“換道超車”。

把握全球計算科學領域發展趨勢

▉ 發達國家積極布局 ▉ 政軍產學研協同攻堅

▉ 產業鏈演進融合創新 ▉ 把握無處不在的計算需求

目前，世界多國政府、高校、科研機構、智庫等正在未來計算領域的基礎研究、應用研究和戰略前沿領域研究方面加速推進，從戰略、技術、產業、應用多層次全方位布局。

其一，發達國家未雨綢繆，戰略清晰。目前，雖然單一國家在未來計算核心計算體系、計算原理領域尚未形成獨有優勢，但在戰略布局層面，以美國為首的發達國家在未來計算技術發展戰略層面出臺一系列發展規劃、戰略路線圖，全面涵蓋綜合型、專項型、項目型，加快推進前沿計算技術、產品的研發及專業化步伐。總體來說，各國在近年來逐步開始尖端信息技術發展戰略部署，同時將云計算、大數據相關領域視為戰略重點和切入點，將大數據領域的技術革新視為從側面加強整體計算能力的重要手段；后續過程中量子計算、高性能計算及人工智能技術幾乎成為各國共同的發展重點，并逐步向應用拓展。

其二，政軍產學研協同攻堅初現端倪。世界多國在制定戰略路線圖的同時，傾向于配套設置專項預算或者政策資金扶持未來計算項目，同時，政、軍、產、學、研的多方合作成為基礎技術研發的重要手段。

其三，產業鏈演進融合創新取得成效。技術方面，各國正在從計算機原理、材料、工藝、器件、設備、系統算法、應用的全鏈條和全體系上試圖突破創新，在多領域取得一定成果。從整體研發路徑來看存在新舊并進的特點，一方面主要包括傳統基礎設施算法的優化提升，開發高性能計算機、面向云和大數據的網絡計算設施、異構網絡計算系統等；另一方面更側重新型計算設備的研發、新型計算原理突破與新的計算應用領域拓展，開發以量子計算機、光子計算機為代表的新型計算設備等。與經典計算機的產業鏈相似，未來計算的產業鏈也包含硬件、軟件、服務等層次，從全球發達國家的布局來看，對硬件設施與軟件算法同時大力支持，基本上成為通用手段。硬件包含傳統計算基礎設施優化與新型計算設備研發；軟件則指新的計算架構與計算原理，目前類腦計算、感知計算、認知計算領域已有重大突破。

技術最終目標往往離不開產業化。信息技術的普及在培育形成新一代信息技術產業體系的同時，推動多產業領域跨界融合。目前，德國工業4.0、中國制造2025等基于前沿信息技術的產業發展戰略正推動傳統產業從單一層面的信息技術應用向整體性融合躍升，而基于未來計算技術的新型信息技術產業將加速這一躍升，并形成真正自動化、智能化的計算型產業新體系。一方面，各國在未來計算自身產業化發展的成果已證實，未來計算自身產業發展前景廣闊；同時，未來計算憑借其在數據運算和處理上的優勢，對現有信息技術的優化、改進和提升潛力巨大，一批互聯網領先企業利用高性能計算、異構計算、認知計算等新型軟硬件解決方案聚力攻堅，突破瓶頸問題。另一方面，以類腦智能為代表的未來計算技術作用于制造流程，使生產設備成為具有自我控制能力的智能機器，使數據信息成為新型生產過程的輸入原料。使輸出產品的智能化屬性愈發增強，使智能機器能夠自組織協作，構成當今時代先進的社會生產方式。因此，未來計算技術的不斷進步和成熟，必將一步步助推形成計算型產業新體系。

其四，把握無處不在的計算需求。可以肯定的是，未來，計算將普遍存在于經濟社會的各個角落，城市部件、生活事件、社會事務、產業創新等都成為計算能力融合的創新突破點。目前，未來計算技術的應用尚處于初級階段，已成型應用大都以國際知名互聯網企業為主導，以輸出新的服務或產品為目標，推進各領域應用研發。服務方面，如微軟推出的城市計算基本框架，通過不斷獲取、整合和分析城市中多種異構大數據來處理環境惡化、交通擁堵、能耗增加、規劃落戶等重點問題。產品方面，新一代iWatch、谷歌眼鏡及智能手表、手環等產品逐漸豐富感知交互功能；“百度大腦”已建成超大規模的神經網絡，擁有萬億參數、千億樣本、千億特征訓練，能模擬人腦的工作機制，等等。

從各國的著手領域發展現狀來看，核心計算與各類社會行為的深度融合趨勢已經顯現，在科學研究、生命科學、社會分析、城市運營、人類生活等社會行為領域形成了全方位滲透融合態勢，全計算型社會漸顯雛形。前沿計算技術支撐下的未來研究方法，將全面釋放人力研究，以爆炸性數據驅動，完成從模擬仿真到分析仿真，形成最終理論，目前在霧霾預測領域已有例證。未來計算在精準醫療、基因研究方面的實踐，在解決傳統計算時代生命科學領域難題方面，也表現出了強有力的作用。從城市管理與運行來看，未來計算賦予城市“自運行”能力，也似乎為城市管理者提供了一種更為簡便的操作方式，等等。

我國如何實現信息產業“換道超車”

▉ 把握全景式戰略布局 ▉ 理順政產學研合作鏈條

▉ 打造未來計算技術體系 ▉ 推進產業向中高端躍升

一個國家的計算能力毋庸置疑已經成了現代國家戰略力量的一個重要組成部分，傳統計算和未來計算的發展都需要一個循序漸進的過程，我國在計算領域起步較晚，但經過多年的技術攻堅，我們可能會實現從“跟跑者”到“并行者”“領跑者”，實現信息產業“換道超車”。

未來計算技術在產業中的探索性應用，逐漸在數據處理和邏輯處理能力上凸顯優勢，與智能化、泛在化、融合化的產業發展趨勢更為貼合。通過重大科技專項等措施，我國已在高性能計算領域取得突出成績，并且在類腦計算領域重點布局。目前，各國在未來計算產業應用層面尚處于探索嘗試階段的同一起跑線上。未來計算領域將成為改變我國信息科技領域路徑依賴現狀的一個重要抓手。

第一，把握全景式戰略布局。目前，我國在未來計算相關領域戰略部署尚不夠完善。今后，未來計算的技術研發必將形成你追我趕的激烈競爭局面，我國若能配套出臺覆蓋未來計算全鏈條的全景性戰略路線圖，準確判斷未來計算技術前沿、顛覆性技術突破方向，超前部署，形成科學的未來計算產業發展頂層設計，我國改造革新計算的步伐將更為合理，路徑將更為明確。

第二，理順政產學研合作鏈條。從目前全球推進情況來看，未來計算領域令人矚目的重大成果很難依靠單一載體完成。我國目前各載體在推進層面仍限于單打獨斗的形式，尚未打通前沿計算領域產、學、研重要載體，科研、應用和產業化鏈條存在環節缺失，在整體資源匯聚與創新能力方面仍有提高空間。將國外優秀的未來計算產學研合作模式加以分析，取其精華為我所用，迅速形成重大技術突破甚至研發出尖端產品，將有可能在這一前沿領域扭轉我國核心技術長期“跟跑”的尷尬局面，實現從技術到產業的“換道超車”。

第三，打造自主可控未來計算技術體系。目前，我國高性能計算硬件和量子計算國際地位較高，逐漸從國際競賽“旁觀者”轉變為“貢獻者”，初步奠定了我國計算大國的地位。在持續性投入助力下，將形成優勢技術產業發展的良性循環，但長期以來存在的“重硬輕軟”現象，導致新算法和新原理的研究相對滯后。因此，我國在保持原有優勢的基礎上，應對軟件給予政策傾斜及資金扶持，關注整體架構、算法研究和軟件工程層次的精深研發，形成軟硬結合的全鏈條錯位布局，打造更為完善的自主可控的未來計算技術體系。

第四，推進產業和產品向價值鏈中高端躍升。當前，我國未來計算產業應用處于軟硬件智能化探索的萌芽階段，在軟件和信息服務業得到初步應用，尚未形成示范效應，距離形成新的產業體系還有較大差距。我國應未雨綢繆、提前布局搶占先機，重視用戶和數據等新型生產要素，探索前沿技術與現有產業的融合應用，推進試點示范，引導企業差異化發展，加速科技成果轉化和產業化，推動重大顛覆性技術創新形成新產業、新業態，逐步優化現代信息技術產業體系。

作者：工業和信息化部電子科學技術情報研究所所長 尹麗波