新一代信息技术聚焦（把握新一代信息技术的聚焦点）

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新一代信息技术聚焦

把握新一代信息技术的聚焦点（人民观察）

当今世界，以信息技术为代表的新一轮科技革命方兴未艾，信息技术创新日新月异，以数字化、网络化、智能化为特征的信息化浪潮蓬勃兴起。信息化正在深刻改变人们的生产生活方式。谁在信息化上占据制高点，谁就能掌握先机，赢得优势、赢得安全、赢得未来。当前，信息技术正在哪些方面孕育新突破？社会信息化出现了哪些新趋势？本版刊登的几篇文章，围绕这些问题进行阐述。

——编 者

把握新一代信息技术的聚焦点(人民观察)

内容提要：数字化、网络化、智能化是新一轮科技革命的突出特征，也是新一代信息技术的核心。数字化为社会信息化奠定基础，其发展趋势是社会的全面数据化。数据化强调对数据的收集、聚合、分析与应用。网络化为信息传播提供物理载体，其发展趋势是信息物理系统(CPS)的广泛采用。信息物理系统不仅会催生出新的工业，甚至会重塑现有产业布局。智能化体现信息应用的层次与水平，其发展趋势是新一代人工智能。目前，新一代人工智能的热潮已经来临。

同志在2018年两院院士大会上的重要讲话指出：“世界正在进入以信息产业为主导的经济发展时期。我们要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机，以信息化、智能化为杠杆培育新动能。”这一重要论述是对当今世界信息技术的主导作用、发展态势的准确把握，是对利用信息技术推动国家创新发展的重要部署。

人类社会、物理世界、信息空间构成了当今世界的三元。这三元世界之间的关联与交互，决定了社会信息化的特征和程度。感知人类社会和物理世界的基本方式是数字化，联结人类社会与物理世界(通过信息空间)的基本方式是网络化，信息空间作用于物理世界与人类社会的方式是智能化。数字化、网络化、智能化是新一轮科技革命的突出特征，也是新一代信息技术的聚焦点。数字化为社会信息化奠定基础，其发展趋势是社会的全面数据化；网络化为信息传播提供物理载体，其发展趋势是信息物理系统(CPS)的广泛采用；智能化体现信息应用的层次与水平，其发展趋势是新一代人工智能。

数字化：从计算机化到数据化

数字化是指将信息载体(文字、图片、图像、信号等)以数字编码形式(通常是二进制)进行储存、传输、加工、处理和应用的技术途径。数字化本身指的是信息表示方式与处理方式，但本质上强调的是信息应用的计算机化和自动化。数据化(数据是以编码形式存在的信息载体，所有数据都是数字化的)除包括数字化外，更强调对数据的收集、聚合、分析与应用，强化数据的生产要素与生产力功能。数字化正从计算机化向数据化发展，这是当前社会信息化最重要的趋势之一。

数据化的核心内涵是对信息技术革命与经济社会活动交融生成的大数据的深刻认识与深层利用。大数据是社会经济、现实世界、管理决策等的片段记录，蕴含着碎片化信息。随着分析技术与计算技术的突破，解读这些碎片化信息成为可能，这使大数据成为一项新的高新技术、一类新的科研范式、一种新的决策方式。大数据深刻改变了人类的思维方式和生产生活方式，给管理创新、产业发展、科学发现等多个领域带来前所未有的机遇。

大数据的价值生成有其内在规律(服从大数据原理)。只有深刻认识并掌握这些规律，才能提高自觉运用、科学运用大数据的意识与能力(大数据思维)。大数据的价值主要通过大数据技术来实现。大数据技术是统计学方法、计算机技术、人工智能技术的延伸与发展，是正在发展中的技术，当前的热点方向包括：区块链技术、互操作技术、存算一体化存储与管理技术、大数据操作系统、大数据编程语言与执行环境、大数据基础与核心算法、大数据机器学习技术、大数据智能技术、可视化与人机交互分析技术、真伪判定与安全技术等。大数据技术的发展依赖一些重大基础问题的解决，这些重大基础问题包括：大数据的统计学基础与计算理论基础、大数据计算的软硬件基础与计算方法、大数据推断的真伪性判定等。

实施国家大数据战略是推进数据化革命的重要途径。自2015年我国提出实施国家大数据战略以来，我国大数据快速发展的格局已初步形成，但也存在一些亟待解决的问题：数据开放共享滞后，数据资源红利仍未得到充分释放；企业赢利模式不稳定，产业链完整性不足；核心技术尚未取得重大突破，相关应用的技术水平不高；安全管理与隐私保护还存在漏洞，相关制度建设仍不够完善；等等。当前，应采取有效举措解决制约我国大数据发展的瓶颈问题。

网络化：从互联网到信息物理系统

作为信息化的公共基础设施，互联网已经成为人们获取信息、交换信息、消费信息的主要方式。但是，互联网关注的只是人与人之间的互联互通以及由此带来的服务与服务的互联。

物联网是互联网的自然延伸和拓展，它通过信息技术将各种物体与网络相连，帮助人们获取所需物体的相关信息。物联网通过使用射频识别、传感器、红外感应器、视频监控、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，通过无线传感网络、无线通信网络把物体与互联网连接起来，实现物与物、人与物之间实时的信息交换和通信，以达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的目的。互联网实现了人与人、服务与服务之间的互联， 而物联网实现了人、物、服务之间的交叉互联。物联网的核心技术包括：传感器技术、无线传输技术、海量数据分析处理技术、上层业务解决方案、安全技术等。物联网的发展将经历相对漫长的时期，但可能会在特定领域的应用中率先取得突破，车联网、工业互联网、无人系统、智能家居等都是当前物联网大显身手的领域。

物联网主要解决人对物理世界的感知问题，而要解决对物理对象的操控问题则必须进一步发展信息物理系统(CPS)。信息物理系统是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，它通过3C(Computer、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作，实现对大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。通过人机交互接口，信息物理系统实现计算进程与物理进程的交互，利用网络化空间以远程、可靠、实时、安全、协作的方式操控一个物理实体。从本质上说，信息物理系统是一个具有控制属性的网络。

不同于提供信息交互与应用的公用基础设施，信息物理系统发展的聚焦点在于研发深度融合感知、计算、通信和控制能力的网络化物理设备系统。从产业角度看，信息物理系统的涵盖范围小到智能家庭网络、大到工业控制系统乃至智能交通系统等国家级甚至世界级的应用。更为重要的是，这种涵盖并不仅仅是将现有的设备简单地连在一起，而是会催生出众多具有计算、通信、控制、协同和自治性能的设备，下一代工业将建立在信息物理系统之上。随着信息物理系统技术的发展和普及，使用计算机和网络实现功能扩展的物理设备将无处不在，并推动工业产品和技术的升级换代，极大地提高汽车、航空航天、国防、工业自动化、健康医疗设备、重大基础设施等主要工业领域的竞争力。信息物理系统不仅会催生出新的工业，甚至会重塑现有产业布局。

智能化：从专家系统到元学习

智能化反映信息产品的质量属性。我们说一个信息产品是智能的，通常是指这个产品能完成有智慧的人才能完成的事情，或者已经达到人类才能达到的水平。智能一般包括感知能力、记忆与思维能力、学习与自适应能力、行为决策能力等。所以，智能化通常也可定义为：使对象具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能、自适应的学习功能、行之有效的执行功能等。

智能化是信息技术发展的永恒追求，实现这一追求的主要途径是发展人工智能技术。人工智能技术诞生60多年来，虽历经三起两落，但还是取得了巨大成就。1959—1976年是基于人工表示知识和符号处理的阶段，产生了在一些领域具有重要应用价值的专家系统；1976—2007年是基于统计学习和知识自表示的阶段，产生了各种各样的神经网络系统；近几年开始的基于环境自适应、自博弈、自进化、自学习的研究，正在形成一个人工智能发展的新阶段——元学习或方法论学习阶段，这构成新一代人工智能。新一代人工智能主要包括大数据智能、群体智能、跨媒体智能、人机混合增强智能和类脑智能等。

深度学习是新一代人工智能技术的卓越代表。由于在人脸识别、机器翻译、棋类竞赛等众多领域超越人类的表现，深度学习在今天几乎已成为人工智能的代名词。然而，深度学习拓扑设计难、效果预期难、机理解释难是重大挑战，还没有一套坚实的数学理论来支撑解决这三大难题。解决这些难题是深度学习未来研究的主要关注点。此外，深度学习是典型的大数据智能，它的可应用性是以存在大量训练样本为基础的。小样本学习将是深度学习的发展趋势。

元学习有望成为人工智能发展的下一个突破口。学会学习、学会教学、学会优化、学会搜索、学会推理等新近发展的元学习方法以及“AlphaGo Zero”在围棋方面的出色表现，展现了这类新技术的诱人前景。然而，元学习研究还仅仅是开始，其发展还面临一系列挑战。

新一代人工智能的热潮已经来临，可以预见的发展趋势是以大数据为基础、以模型与算法创新为核心、以强大的计算能力为支撑。新一代人工智能技术的突破依赖其他各类信息技术的综合发展，也依赖脑科学与认知科学的实质性进步与发展。

(作者为中国科学院院士、西安交通大学教授)

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把关键核心技术掌握在自己手中(审时度势)

在社会信息化浪潮中，要想紧紧抓住信息技术进步带来的重大机遇，必须把关键核心技术掌握在自己手中。

社会信息化是当今时代的重要特征。在社会信息化浪潮中，要想紧紧抓住信息技术进步带来的重大机遇，必须努力执技术之牛耳、做创新之先锋，把关键核心技术掌握在自己手中。当前，我国尤其要在以下三个方面下功夫。

牢牢掌握互联网核心技术。互联网是社会信息化的关键，其核心技术是互联网体系结构。2016年11月，国际互联网架构理事会(IAB)发布公告，声明国际互联网工程任务组(IETF)正式放弃IPv4，未来所有信息要全部建立在IPv6的基础上。这是互联网发展过程中一个非常重要的信号——IPv6将成为全球互联网技术无可争议的发展方向。2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》，强调抓住全球网络信息技术加速创新变革、信息基础设施快速演进升级的历史机遇，加强统筹谋划，加快推进IPv6规模部署，构建高速率、广普及、全覆盖、智能化的下一代互联网。我国是世界上最早开展IPv6试验和应用的国家之一，经过长期探索和积累，已经在下一代互联网技术研发、网络建设、应用创新等方面取得大量重要的阶段性成果。我们要牢牢把握机遇，加速下一代互联网核心技术研究，全面开展下一代互联网规模部署，整体提升我国下一代互联网应用水平，将我国打造成为下一代互联网核心技术保有者和输出者，努力成为世界互联网技术强国。

从根本上解决网络安全问题。随着互联网的规模越来越大，网络安全问题日益凸显。网络安全与互联网体系结构是一种共生关系，当前我们面临的网络安全问题主要是由现有互联网体系结构设计的缺陷造成的。因此，从互联网体系结构入手是解决网络安全问题最有效的途径之一。例如，一直困扰互联网发展的重要安全隐患“IPv4网络地址无法溯源”问题，从互联网体系结构入手就可以得到有效解决。IETF的RFC5210是我国在国际上首次提出的“基于真实IPv6源地址的网络寻址体系结构”。基于真实源地址验证体系，可以直接解决伪造源地址的DDoS攻击，可以实现针对互联网流量的追踪，可以实现基于源地址的计费、管理和测量，可以为安全服务和安全应用的设计提供支持，从而大大提升网络的安全性。下一代互联网的发展给网络安全关键核心技术创新带来重大机遇。我国要抓住机遇，在网络安全方面下更大功夫。

在广泛参与国际合作中成为互联网技术的贡献者。在世界大发展大变革大调整中，中国作为一个负责任大国，应进一步加大在互联网研究领域的国际合作力度，努力成为互联网技术的贡献者。2005年之前，在国际互联网标准RFC中由我国牵头制定的只有一个。但是近年来，由我国牵头制定的标准已经接近100个，有了长足进步。不过仍要看到，虽然目前我国在互联网技术创新和标准化方面已经取得重大突破，但与建设网络强国的目标相比还有很大差距。我们要更加积极参与全球互联网体系结构核心技术研究和国际标准的开发制定工作，解决互联网发展中遇到的现实问题，真正提升我国在世界互联网领域的主动权和话语权。

(作者为中国工程院院士、清华大学计算机系主任)

“信息 ”造福世界(大家手笔)

以“信息 ”为主要特征的技术融合和产业变革已经成为推动人类生产生活方式变革和社会进步的重要力量，正在不断造福世界。

当前，全球范围的社会信息化进入了全面渗透、跨界融合、引领创新的新阶段，以“信息 ”为主要特征的技术融合和产业变革已经成为推动人类生产生活方式变革和社会进步的重要力量。信息技术与传统技术、各类新兴技术交叉融合的程度不断加深、范围不断扩大，正在引发集群式技术变革与突破，大大提升了人类认识世界、改造世界的能力，进一步促进了经济社会快速发展。

“信息 ”能够推动经济发展持续提质增效。经济发展的质量和效益与科技进步密切相关。从世界历史来看，一些国家的经济腾飞都与科技革命紧密相关。工业革命使英国成为当时世界上最发达的国家；电气革命使美国后来居上，此后的信息技术革命进一步强化了美国的领先地位。当前，新一代信息技术方兴未艾，以“信息 ”为主要特征的信息技术变革的溢出效应正在产生巨大红利。树立“信息 ”理念，可以让更多的企业、科研人员致力于利用信息技术改造传统行业，推动经济发展持续提质增效。对于我国来说，不但可以利用信息技术改造传统行业，还能解决其他一些重大问题。比如，长期以来，我国东西部发展差距较大，“信息 ”有利于缩小地区发展差距。可见，“信息 ”是推动经济高质量发展的新动能、新引擎。我们要充分发挥“信息 ”对全要素生产率的提升作用，推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展。

“信息 ”能够提供更加便捷普惠的公共服务。信息技术的不断创新和应用，促进教育、医疗等民生领域的公共服务更加多元化、便捷化。当前，“信息 ”中最具代表性的就是“互联网 ”。互联网一旦与其他行业结合，就能对这些行业发展带来重大影响。比如，互联网与教育相结合，就能催生新的教育发展模式，这对于教育发展具有十分重要的意义。目前，我国的慕课总量、开课数量、学习人数在世界上均处于领先地位。在医疗领域，互联网技术也已经得到比较普遍的应用。依托现代网络通信和大数据技术，医院可以实现患者信息的收集、存储、处理和交换，为患者提供更加精准的医疗服务。“信息 ”的快速发展促进了社会公共服务资源在更大范围的重新优化配置，使优质公共服务资源惠及越来越多的人。

“信息 ”能够促进人类命运共同体建设。“信息 ”最重要的特征之一就是开放、包容和共享。“信息 ”带来的开放合作将使不同国家相互受益、共同繁荣，更加有力有效地促进人才、信息、技术等生产要素在全球范围自由流动，推动经济全球化朝着更加开放、包容、普惠、平衡、共赢的方向发展，使经济全球化的红利为世界各国人民所共享。同时，“信息 ”使各国相互联系、相互依存的程度空前加深，使你中有我、我中有你的人类命运共同体关系更为稳固。

“信息 ”推动实现“万物互联”和“万物智能”，蕴含着巨大的变革力量和发展潜能。“信息 ”各种技术的迅猛发展和广泛应用，必将在经济社会发展各领域释放出更多发展红利。“信息 ”给我国发展带来新的机遇，近年来我国在“信息 ”的一些领域开始与国外并跑，并且逐渐显露出领跑的趋势。当前，全球正处于以信息化全面引领创新、以信息化为基础重构国家核心竞争力的新阶段。我们要以“信息 ”为引擎，主动迎接和引领新一轮信息革命浪潮，将信息化贯穿我国现代化进程始终，使“信息 ”成为我国经济社会发展的又一新动能。

(作者为中国工程院院士、四川大学校长)

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