喜迎十八大 十年信息科技里的新第一

2019-05-27 11:25

  2010年11月,中国高性能计算机TOP100组织发布数据,天河一号超级计算机二期工程系统峰值性能达到每秒4700万亿次。在全球高性能计算机Top500排名中位列第1名,全部采用自主CPU的神威蓝光千万亿次计算机跻身世界Top5,这在发达国家产生了巨大的反响,标志着我国在高性能计算领域正式进入世界前列由国防科技大学与天津滨海新区共同研发的天河一号超级计算机系统已经完成二期工程。经过技术升级优化后,天河一号峰值性能达到每秒4700万亿次、持续性能每秒2507万亿次。与一期工程相比,不仅运算速度有了大幅提升,而且部分采用了国防科大自主研发的飞腾-1000中央处理器,开始实现关键部件国产化。

最酷科技

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  ①超级计算机天河一号

  ②首都机场2009年启动的面相识别门禁系统,该系统由中科院自动化研究所研发

  ③神威蓝光超级计算机

  ●天河一号在全球高性能计算机Top500排名中位列第1名

  ●2002年8月10日,我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片龙芯一号诞生了

  ●2012年初,中国主导制定的TD-LTE-Advanced同时入选4G国际标准

  天河一号的成功是先进计算技术的重大突破。天河一号工程办主任李楠研究员骄傲地说:我们采用了国产的中央处理器,自主的互联系统,和自己研发的一系列增强软件,二期系统从峰值性能来讲,比以前系统提升了3.89倍,更难能可贵的是持续性能提高了更多,提高了4.45倍。

  除了天河一号,我国一批重大技术系统和产品研发在这十年实现重要突破:TD-SCDMA作为我国提出的第一个系统化移动通信标准,已形成了一条覆盖标准、芯片、无线接入网、核心网设备、终端、测试、大型软件等环节的完整移动通信产业链,我国移动通信产业第一次具备了较强的国际竞争力和持续发展能力,这表明我国在移动通信领域已经实现了质的飞跃;全球最大规模的国家级高可信网络试验床成功实施,技术水平走在世界的前列,推动了三网融合国家战略的发展;中国国家网格服务环境为科学研究和大型工程建设提供了重要计算资源支持;海量存储关键技术取得突破,标志着我国存储产业开始由技术依赖走向自主创新。

  如果说龙芯1号还是在雾中赛跑,远方一片迷茫,看不到先行者的身影;到龙芯2号时我们已经超过了好多人,看到前面可数的几人;龙芯3号的研制,将使我们在计算机领域彻底赶上并超过前人。全面负责龙芯研发的中科院计算机研究员胡伟武以一种跑步的方式来比喻国际间你追我赶的芯片研制。

  2000年,中科院计算所筹备CPU设计项目,32岁的胡伟武主动请缨组建CPU设计队伍:一两年之内不把通用操作系统研制出来,提头来见!2002年8月10日清晨6时零8分,是我国计算机史上值得铭记的时刻:我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片龙芯一号诞生了!龙芯一号结束了中国计算机无芯的历史。随后龙芯课题组每年将龙芯的性能提高三倍。

  不仅仅是龙芯系列,十年来,我国核心技术取得关键性突破,初步建成自主可控技术体系:国产通用CPU实现了我国信息产业芯片从无到有的历史跨越;国产高端容错计算机打破了国外IT巨头的核心技术封锁;海量存储系统填补了国产高端存储产品在国内市场的空白,打破国外存储产品的垄断;国产操作系统、中间件研发成果已经转入国家科技重大专项,完成产业化并投入市场应用,在金融、交通等多个关键领域已取代了国际同类主流产品;中文信息处理方面实现了多语增值服务平台、嵌入式智能翻译系统、智能辅助翻译平台、PC翻译工具软件、多语行业应用及集成等产品系列,在北京奥运以及上海世博得到了重点应用;TD-LTE和TD-LTE-Advanced入选国际主流技术标准,并在世界上20余个国家步入商用。

  2012年初,国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上,正式审议通过将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced技术规范确立为4G国际标准,中国主导制定的TD-LTE-Advanced同时入选这一国际标准。

  设计国际标准工作历时3年,从2009年初开始征集侯选技术,2009年10月共计征集到了6个侯选技术,这6个技术基本上可以分为2大类,一类是基于三GPP的LTE技术,中国提交的TD-LTE-Advanced是其中的TDD部分,而另外一类是基于LEEE802.16M的技术。在确定了关键技术之后,大会组织者继续完成了电联建议的编写工作,以及各个标准化组织的确认工作,此后将文件提交上级机构审核,在审核通过之后再交给全会讨论通过,最终得到了一个国际的认证。

  信息技术是科技与产业结合最密切的领域。十年来,科技、产业环境与能力建设成效显著,形成了软件、信息安全、集成电路、数字媒体等四类IT产业基地,在全国11个区域建立了包括软件构件、数字媒体、集成电路IP、测试用例、行业知识等五类51个资源库,并通过互联网技术实现了资源的标准与服务统一的共享;完成全网构件资源整合八万多个,服务IT企业近二千家。有效地带动了地方产业的发展,汇聚了地方特色的行业和科技政策资源,使得孵化器/基地成为科技部在地方工作的重要载体,初步形成具有多平台协同能力的公共技术服务支撑系统;形成包括网络计算机(NC)、国产中间件、数字媒体在内的多个技术联盟,为我国IT产业发展提供了较为完善的公共基础设施和公共技术服务体系,为培育以新一代信息技术为代表的战略性新兴产业发挥不可替代的作用。

  社会效益

  信息技术的发展符合新时代国民经济可持续发展的重大需求:党的十六大提出以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走新型工业化之路,党的十七大则进一步提出了工业化与信息化融合的国家发展战略。信息技术对于保持我国经济可持续发展具有重大意义。在信息技术领域,必须掌握限制产业发展、全面参与国际竞争所必需的核心知识产权,改变我国在核心关键技术上受制于人的局面;加大国家信息基础设施和重点信息系统的建设的力度,如高性能计算、基础软件、下一代通信网络、网域安全等;大力发展国产高性能、高安全性、高可靠性的网络安全产品,推动在政府、金融、国防等涉及国家机密的部门以及重要企事业单位中的应用;促进行业信息化纵深发展,对传统产业部门的技术改造,提高交通运输、农业、商业、文教、卫生等部门效益和管理水平;发展现代服务业以带动产业结构调整;面向建设环境友好型和资源节约型社会目标,利用信息化手段解决能源消耗与环境污染;推进信息领域科研机构研发活动和企业技术创新,培养雄厚的专业人才资源,为建设国家自主创新体系奠定基础。

  信息技术的发展是建设和谐社会的重大需求:2002年,党的十六大提出全面建设小康社会,2007年,党的十七大提出推动科学发展,促进社会和谐,为夺取全面建设小康社会新胜利而奋斗。实现全面小康,建设和谐社会是我国在21世纪头20年的奋斗目标,是全国人民的根本利益所在,信息技术则是我国实现全面小康、建设和谐社会的主要技术支撑。发展高质量的信息技术及应用可满足人民群众日益增长的教育、文化、娱乐、健康等方面的需求,可以提高人民群众的通信便利、生活质量、娱乐生活以及社会安全感水平,进而达到满足人民群众物质和精神的双重需求、构建和谐社会的终极目标。为此,信息技术应满足人们衣、食、住、行和娱乐各方面的信息需求,满足用户在事业和人际交往等方面的信息需求,满足全社会在任何时间、任何地点、任何方式的信息需求。此外,信息技术发展还应满足低成本接入和普遍服务的需求,可以打破数字鸿沟,加大农村和落后地区的基础通信网络延伸力度,打造贴近农民和农村的信息服务网络,全方位满足农民和涉农企业的信息化需求,推动农村信息化水平的稳步提升。

  信息技术的发展是维护国家安全的重大需求:当今世界正在面临着一场以信息化为特征的军事变革,信息技术在武器装备、军事调度、后勤保障和指挥模拟等方面都具有重要作用。未来战争在很大程度上是计算机和网络通信的对抗,如果没有可靠高效的信息装备和软件,可能会导致灾难性的后果。掌握关键信息技术对保护国家安全、抵制文化侵蚀具有重要意义,为了保障国家安全,迫切需要发展具有自主知识产权的软硬件核心产品和关键技术,特别是有关制天权和制信息权的高技术。要提高国防实力,必须迅速缩短我国信息技术与发达国家的差距,提升自主核心技术能力,摆脱长期以来我国在国防信息产品方面受制于人的被动局面。

  未来展望

  在全球范围内,信息技术产业迅速发展,已经成为了各国经济发展的重要力量。无时无刻不联网的时代已经到来。互联网用户继续快速增长,截至2011年12月,全球互联网用户已超过20亿。我国互联网用户数达5.05亿,超越美国居世界第一。以互联网这一全球化信息基础设施为核心,信息技术整体正在朝着网络化、智能化和普适化的方向迈进。信息技术的不断完善和普及,正在深刻地影响着社会生活的方方面面。基于网络出现了多种新型应用模式,云计算、软件服务、Web2.0、社交网络、电子政务、网上医疗、网上购物等应用开始风靡全球。由于信息技术强大的产业背景和应用驱动的特征,国际竞争日趋激烈,各国纷纷投入巨资,开展了相关研究计划。

  网络化是这十年来信息技术发展的最大推动力,而且在未来相当长的一段时期内,发展基于网络、惠及大众的信息技术仍将是我国信息技术领域的主线。随着各种信息网络(包括互联网、电信网、移动网、传感网等)加速了和计算机系统、各种关键行业嵌入式处理器和控制器的融合,不仅信息世界和物理世界相融合而形成了物联网,而且信息技术和人与人之间社会网络也开始交叉融合,一种人-机-物三元和谐共生的新型网络计算环境正在形成。

  现在,世界各国都对以网络为基础的信息技术给予了高度重视。首先,网络已经成为最为重要的资源共享与协作的基础平台,而开放性与融合化、资源虚拟化和服务化正成为信息技术未来发展的新趋势;第二,计算技术的网络化、并行化、物理资源的共享化、信息世界和物理世界的深度融合,提升计算效能与性能,以及催生新型服务应用将成为主要发展方向;第三,网域与空天一体化成为维护国家主权利益的战略必争之地和高技术制高点。传统的国家安全体系与基本要素将通过网域实现有机无缝地联接。从国内外发展趋势来看,立足于网域来保障国家安全,已经成为一个国家构建其安全体系中的重要任务;第四,互联网与物联网/传感网的结合大大延拓了信息技术应用的深度与广度,为现代服务业、行业信息化与工业节能减排带来了前所未有的挑战;最后,网络和计算的进步,催生了信息技术应用模式创新。作为近期信息技术领域热点的云计算和智慧地球,本质上是从应用服务模式和应用构造模式上遵循了信息世界和物理世界和谐发展理念,应用创新与技术集成创新成为信息技术近中期主流发展模式。

  面向构建更高速、更有效、更智能、更安全、可持续的信息技术未来世界,我国信息技术领域应该深入贯彻以网络为基础、以计算为核心、以应用为导向、以安全为保障的发展思路,重点研制开发包括未来互联网、物联网、下一代广播电视、卫星移动通信、绿色通信与融合接入、高效能计算与服务环境、高可信软件与服务、虚拟现实与智能表达、网域信息安全等在内的重大技术系统或战略产品;突破网域信息安全、普适服务、人机物交互、资源节约型信息技术等共性核心关键技术;在面向控制的安全问题、光子信息处理、量子通信、太赫兹通信、新型体系结构、网构软件、海量数据处理、智能感知与交互等前沿领域寻求基础性突破。在此基础上,支撑现代服务业发展,促进产业结构的调整,培育若干战略性新兴产业或增长点,并力争占领未来产业发展的制高点。此外,还需要延拓信息技术应用的深度与广度,重视与其他相关技术领域的结合,特别是与能源领域、交通领域、先进制造领域以及新材料领域的跨领域协作,注重为其他技术领域提供信息化基础技术支撑的同时,密切关注其他技术领域发展对信息技术所带来的潜在性变革。

  延伸速览

  在通用CPU芯片设计(一芯)、软件中间件(一件)、中文信息处理平台(一台)、新型网络服务器(一器)、网络终端机(一机)、下一代网络综合实验平台(一网)等六个方面取得了重大技术突破;服务器、网络计算机、中间件平台和中文与数字媒体等4个方面的成果实现了产业化,数字奥运、城市与行业信息化、电脑农业和军事仿真等4个方面的示范应用取得了显著应用成效;通过技术合作联盟、第三方评测评价体系和产业化基地等形式的进行创新环境建设,提高了群体创新能力,促进了成果的产业化。

  在重大项目方面,部署并完成了高效能计算机及网格服务环境、高端容错计算机、海量存储系统、高可信软件生产工具及环境等面向国家重大战略需求的计算技术系统的研发。在重点项目方面,部署完成了网络信息终端和低成本先进计算机系统、面向多核处理器的编程与运行支撑环境、开源软件社区公共技术服务支撑平台等关键技术与系统,在核心关键技术上取得了突破,为构建自主可控计算技术体系奠定了坚实基础。

  按照发展高技术、促进产业化的指导方针,进行了系统的部署:高性能宽带网3TNet,TD-SCDMA研究开发与产业化,B3G移动通信技术,新一代高可信网络,宽带光接入、超高速光传输、ASON光通信设备、三网融合及其演进技术,自组织与新型网络,自组织与泛在异构网络技术,传感网络技术,认知无线网络技术,可信任互联网,未来包交换网络和互动新媒体与新业务科技工程等,实施了一批重大重点项目。至十二五初期,TD-SCDMA成功走向产业化,在网用户已超过5000万,创造了我国移动通信产业发展的奇迹。我国主导的TD-LTE和TD-LTE-Advanced入选国际主流技术标准,并在世界上20余个国家步入商用。已建成一个覆盖全国、世界上最大的IPv6网络,并研制开发出了适合于下一代互联网的网络设备、应用系统。突破了核心路由设备、光传输与交换研发成套关键技术,占领了国内市场大部分份额,引领了我国三网融合技术与产业发展,催生了我国下一代广播电视网(NGB)的诞生。

  从三个重大方向(即公钥基础设施(PKI)/密钥管理基础设施(KMI)关键技术,密码算法标准及其关键芯片集成技术,网络安全积极防御技术)和十个重要方向(即网络信息内容安全技术,病毒防范和垃圾邮件处置技术,网络入侵检测、预警和管理技术,基础系统平台安全技术,宽带虚拟专用网(VPN)技术,无线移动网络安全技术,安全风险评估技术,应急响应和事件恢复技术,等级保护关键技术,信息安全新技术)推进信息安全基础核心技术、信息安全综合防御技术、网络环境安全应用技术和信息安全新技术的研究与开发,自主研制两类技术平台(即PKI/KMI平台,内容安全监控平台),建成三个产业化基地(即国家信息安全成果产业化东部基地,国家信息安全成果产业化中部基地,国家信息安全成果产业化西部基地)和三个研究中心(即国家863计划反计算机入侵和防病毒研究中心,国家信息安全工程技术研究中心,国家863计划信息安全基础设施研究中心),推进三个体系(即密码算法标准体系,科研与产业体系,人才培养体系)的形成,并在国家重要部门和领域开展示范应用,为国家信息安全保障体系的建设提供技术支撑。

  目前,中国集成电路产业已经形成了IC设计、芯片制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局。集成电路设计产业群聚效应日益凸现:长江三角洲、京津环渤海以及珠江三角洲地区已经成为国内集成电路产业集中分布的地区,全国集成电路设计产业的90%以上的销售收入集中于以上三个地区。集成电路设计技术水平显著提高:国内各IC设计企业的技术开发实力也有显著的提高,已经取得多项掌握核心技术的研发成果。2000年以来,申威高性能CPU、龙芯和众志桌面CPU、苏州国芯C*Core和杭州中天CK-Core嵌入式CPUIP核、国家二代身份证芯片、自主HDTV标准和自主音视频标准AVS芯片、华为网络通讯交换装备核心系统芯片、大唐COMIP和展讯终端SoC、极大规模集成电路制造工艺及高压特色工艺等技术和产品都取得了重要成果,绝大部分成果都取得了产品化和产业化的重大进展,并获得国家科技进步奖励。人才培养和引进开始显现成果。

  来源 科技日报

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