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【专家观点】中国工程院院士陆军:信息科技产业体系建设思考与实践
 
    发布时间:2023-06-27 14:50:00    访问次数:0     返回
    

党的二十大报告指出,“从现在起,中国共产党的中心任务就是团结带领全国各族人民全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标,以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴”。要实现社会主义现代化目标,首要任务是高质量发展。如何实现高质量发展,习近平总书记在参加十四届全国人大一次会议江苏代表团审议时给出了答案:“加快实现高水平科技自立自强,是推动高质量发展的必由之路。”

围绕“三网四化”,以数字中国建设推进中国式现代化

2023年2月,中共中央、国务院印发《数字中国建设整体布局规划》指出,“建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎,是构筑国家竞争新优势的有力支撑”。当前,中华民族伟大复兴战略全局、世界百年未有之大变局与信息革命时代潮流发生历史性交汇,加快建设数字中国成为发挥信息化驱动引领作用、推进中国式现代化的必然选择。

数字中国建设的核心支柱是数字经济,数字经济的重要性日趋增长、战略地位日渐提升,正成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。要发挥网络化、信息化手段在数字经济中的驱动引领作用,就是要围绕“三网四化”体系架构推动数字技术在国民经济发展和国家安全领域的应用,就是以“能量网、信息网、物联网”三张网促进“农业、工业、服务业、社会治理”四个现代化。信息网作为“三网四化”中的加速器、倍增器,其内在核心就是“感知网、算力网、应用网”架构的网络信息体系,其外在表现就是服务和支撑产业数字化、数字产业化。

当前,数字经济已成为我国国民经济增长的核心动力,大数据、算法、算力已成为新的生产力,信息技术作为支撑数字经济发展的技术底座,已成为国与国竞争的核心抓手。然而,我国数字经济繁荣发展的表象下,电子信息技术领域却长期面临 “卡脖子”问题,特别是以英特尔、安谋(ARM)、英伟达、高通等为代表的计算机、嵌入式、人工智能、手机等芯片。解决“卡脖子”问题,实现中国式现代化,是我国信息技术发展道路上必须要面对和解决的首要问题。

立足“三大体系”,以产业革命重塑我国科技产业体系能力

现代化国家必须有现代化的科技产业体系作支撑,建立中国式现代化科技产业体系,必须坚持目标导向、问题导向、效果导向,看清趋势、看清方向、看清道路,深度剖析科技体系、产业体系、制度体系背后的深层次逻辑,找到适合我国的发展道路,才能真正将主动权牢牢掌握在自己手中。

第一,科技体系决定未来信息技术的创新发展方向。

要看清未来信息技术的发展趋势,就必须把握技术发展的创新链范式。纵观人类历史,技术的创新链范式可以用“思想、理论、方法、技术、产品、产业”来描述,有思想缺乏理论,可以探索实现的方法、研究相应的技术、制造新型的产品,但无法形成现代产业。古代的泥瓦匠靠方法、技术,可以修建长城、故宫等建筑,但直到力学、建筑学、材料学等理论建立才形成现代建筑产业;莱特兄弟靠方法技术,也能让飞机飞上蓝天,但直到冯·卡门、钱学森等人建立空气动力学理论体系才形成现代航空航天产业。可以说,理论突破是实现完整创新链的关键。

电子信息产业的理论基础是电磁场理论及其衍生出的雷达、通信、半导体、计算机等理论体系。20世纪60年代末,网络技术的出现将不同电子信息设备的能力连接起来,逐步发展为当前的互联网产业。1994年,我国童志鹏院士提出综合电子信息系统的概念,并在中国电子科技集团公司电子科学研究院发展完善为狭义信息系统理论,即由形式逻辑正确性保证的信息采集、传输、存储、处理和运用的功能系统。这一理论准确描述了当前互联网、大数据、云、物联网、区块链等网络化产品的内涵,揭示了互联网产业形成的基础逻辑脉络,即从电子信息产业发展为综合电子信息产业。在狭义信息系统理论上,可以进一步提出广义信息系统理论,即由思维主导,辩证逻辑真理性保证的信息采集、传输、存储、处理和运用的能力系统。这一理论揭示了当前人工智能产业大发展的基础逻辑脉络,即从狭义信息系统的形式逻辑正确性(弱人工智能)向广义信息系统理论的辩证逻辑真理性(强人工智能)演进,逐步形成“思维脑”。

基于上述发展脉络可以看出,随着人类对微观世界认知的深入,信息系统形态可能会出现多轮革命。当前,量子力学理论及其衍生的量子测量、量子传输、量子计算等理论体系已经催生出量子信息产业,未来也必将融合电子信息产业,形成综合电子-量子信息产业,促进狭义信息系统向广义信息系统迈进。更进一步看,随着更多微观粒子的特性得到认识和运用,可以大胆地认为,未来信息系统技术形态将基于某种或某类粒子的理论突破得以构建,并融合继承现有电子、量子技术形成综合电子-量子-粒子信息产业,真正打造出具备思维能力的强人工智能信息系统。

总结历史,展望未来,信息技术科技体系的建设就是要围绕综合电子到综合电子-量子再到综合电子-量子-粒子信息系统的发展路线,成体系布局,建立信息系统理论体系+技术体系+产品体系+标准体系,因此,解放思想、创新理论、突破方法、工程实践、学科建设、人才培养等工作任重道远。

二,产业体系决定我国信息产业破局的行动策略。

要看清未来信息产业的发展道路,就必须把握产业创新的发展范式。从表面看,产业的发展过程可以用“RDPM”模型描述,即通过科学研究R(Research)形成技术成果,用于工程研制D(Development)制造生产加工设备,最终生产产品P(Production)在市场M(Market)销售,完成产业循环。然而,这一表面认识恰恰忽略了产业体系最重要的基础底座,即“A+B”。其中,A是工业软件,是组织工业生产的信息系统;B是“公基母机”,包括公共基准、工业母机、验证样机三个部分,对应计量体系、制造体系、验证体系三重能力。“A+B”联合形成的科技产业体系的基础底座支撑上层“R+D”的开展和“P+M”的产业循环。当技术发生变革时,基础理论与应用基础理论的突破首先引发计量体系的革命,形成新的关键技术与核心产品,带动制造体系革新,创新验证体系手段,颠覆“R+D”能力水平,形成新的“P+M”,“ABRDPM”才是产业体系循环的本质范式。

以信息技术发展为例,在过去近百年内,电子技术的出现让人类对时空的计量能力进入微纳化层级,各种电动力学和电磁场效应的微观机理得以发现、理论得以建立,促进半导体技术发展,形成芯片产品,推动产业进入自动化制造时代。这一阶段中,美国掌握了电子信息产业体系的基础底座(A+B),引领全球科技创新(R+D),进而垄断世界市场(P+M),不断吸引世界人才和资本大量涌入,发展至历史高点,形成当前全球电子信息产业格局。

我国虽然经过改革开放40多年来的不懈努力,已具备在世界市场上与美国竞争的实力,但美国已牢牢把握全球芯片、计算机等领域的基础底座。我们一直试图用“产业突围”的思路来解决“卡脖子”问题,突围到国际前列。然而,这一思路本质是惯性思维,是延长线思维,实际行动还是基于美国的基础底座发展“RDPM”, “产业突围”困难重重。

当前,以量子技术为牵引的新一轮信息技术革命正在发生,建立自主可控的量子科技产业成为改换赛道,实现从“产业突围”到“产业革命”转变的重要机会。我国已积累了相对齐全的科技产业要素,具备重塑基础底座的能力,必须摒弃“产业突围”思路,坚定按照“产业革命”思路,打造自主可控的量子科技产业体系基础底座,闯出一条中国科技产业现代化发展道路,将科技产业体系的主动权掌握在自己手中,为实现中国信息科技产业有组织高质量发展奠定坚实基础,开辟全新道路。

第三,制度体系决定中国式现代化发展的体制优势。

要看清未来市场模式的发展方向,就必须发挥中国特色社会主义制度优势。经过改革开放以来的不断创新实践完善,我国已经形成一条特色科技产业发展道路,即新型举国体制。通过充分发挥中国特色社会主义制度优势,综合运用行政和市场的各种手段,把政府、市场、社会有机结合起来,能够营造良好创新生态,更好激发创新活力。新型举国体制在载人航天、三峡工程、高速铁路等国家重大工程与前沿科技领域体现出强劲动能和巨大优势,也正在支撑量子科技产业体系的建设实践。

量子科技产业的举国体制模式围绕“ABRDPM”产业发展范式构建,充分发挥国家部委和中央企业支柱作用,将分散在全国、不成体系的科技产业要素融合起来,按照基础底座的类型有机组合,打造科技产业计量体系、制造体系、验证体系,强基固本,形成稳定自主可控的科技产业基础底座。进一步以中央企业为支柱,联合地方高校开展科技产业领域新兴学科建设,打造一批产学研重点实验室和创新平台,形成以产业需求为导向的新型人才培养模式,构建科研(ABR)循环;联合研究院所共同建立战略前沿科技领域联合实验室,研制一批“大国重器”级别的科研装置核心产品,为我国开展科技自主创新提供基础环境,构建工程(ABD)循环;联合地方政府打造科研创新与产业孵化于一体的新型研发机构,充分引入社会战略资本,孵化一批“独角兽、小巨人”等专精特新产业公司,共同打造战略科技产业集群,构建产品(ABP)循环;在前沿科技领域方向,从完成国家重大工程为主迈向国民经济主战场,构建市场(ABM)循环。坚持四个循环,以科技创新推动产业革命,重塑“ABRDPM”科技产业体系,实现世界一流水平。

科技产业制度体系就是要坚持“党的领导、有为政府、有效市场”,围绕科技产业发展范式进一步创新新型举国体制发展模式,加快科技体制改革,优化市场资源配置,扩大财政金融支持,完善知识产权制度,建立人才培育机制,闯出一条具有中国特色的科技产业现代化发展道路。

筑牢“基础底座”,以量子信息引领全球信息产业发展格局

中国电子科技集团有限公司(以下简称“中国电科”)正充分践行新型举国体制,发挥自身“电子产业要素全、体系创新能力强”的优势,与苏州市政府于2021年共同成立量子科技长三角产业创新中心,成体系谋划国家量子科技产业发展,构建“芯片+计算机+算力网”产品产业体系,争做量子信息产业链“链长”,打造世界级量子信息战略科技产业集群。

一是在量子芯片研发设计上,布局量子芯片“工业软件+公共基准+工业母机+实验样机”,突破测试仪器仪表关键技术,打通制造工艺产线流程,建立芯片测试标校环境,支撑完成20比特超导量子芯片的自主设计和制造。

二是在量子计算机生产集成上,基于国内、国外“ABRDPM”产业体系研制不同技术状态超导量子计算机,通过对比测试摸清国内外技术水平差距,突破微波测控、低温制冷、低温器件等关键核心组件多项国外垄断,成功研制国产化自主可控超导量子计算机。

三是在量子算力网规划布局上,提前布局电子-量子混合算力网技术,申请量子算力网基准专利,融入“东数西算”国家算力网络体系,推动算力网络根服务器节点建设,在互联网向算力网发展的过程中争取先机。

未来,中国电科将有效整合集团公司力量和国内优势资源,以逐步替换的模式建立中国自己的“芯片+网络+服务”技术体系架构和产业生态,通过打造中国自主可控的信息科技产业基础底座,形成以中国信息科技产业体系内循环为主体、国内国际双循环为补充的双循环产业体系,掌握产业链高价值环节,抢占世界市场主导权,重塑全球信息科技产业体系格局。

习近平总书记在庆祝中国共产党成立100周年大会上强调:“中国共产党和中国人民将在自己选择的道路上昂首阔步走下去,把中国发展进步的命运牢牢掌握在自己手中!”在社会主义现代化强国建设的道路上,我们要始终秉持中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信;在信息科技产业建设的道路上,我们同样要坚定按照“产业革命”思路,闯出一条中国式现代化发展道路,将科技产业主动权牢牢掌握在自己手中,实现有组织高质量发展,造就一大批具有高度政治站位和高度政治素质、能担负起实现中国式现代化和民族复兴历史伟业的战略科技产业力量。

陆军中国电科集团首席科学家中国工程院院士。

来源:《中国网信》2023年第5期



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